一種共晶體麥芽糖醇和山梨醇的制備方法及具有溫度控制系統(tǒng)的反應釜的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種共晶體麥芽糖醇和山梨醇的制備方法及具有溫度控制系統(tǒng)的反 應爸，屬于制糖工業(yè)控制領域。
【背景技術】
[0002] 麥芽糖醇，又名氫化麥芽糖，化學名稱為4-0-a-D-葡萄糖基-D-葡糖醇，分子式為 C12H24〇n，相對分子質量為344.31，是一種新型的功能性甜味劑。由于其具有低熱量、非齲齒 性、難消化性、促進鈣的吸收等多種生理特性，已經(jīng)引起了人們的廣泛關注。麥芽糖醇的甜 度為蔗糖的85%~95%，但熱值僅為蔗糖的5%，因此麥芽糖醇不會升高血糖，不增加膽固 醇，是療效食品的理想甜味劑。同時，麥芽糖醇具有耐熱性、耐酸性、保濕性和非發(fā)酵性等特 點，基本上不起美拉德反應。在體內不被消化吸收，也可用于兒童食品，以防兒童齲齒。因 此，麥芽糖醇是一種優(yōu)良的蔗糖替代品，具有巨大的開發(fā)潛力和應用前景。
[0003] 麥芽糖醇為白色結晶性粉末或無色透明的中性黏稠液體，易溶于水，不溶于甲醇 和乙醇，吸濕性很強，常見的商品化麥芽糖醇為麥芽糖醇糖漿，很難滿足多種需求。
[0004] 山梨醇也是功能性甜味劑，用途非常廣泛，其γ-結晶山梨醇具有良好的硬度和較 低的吸潮性。研究表明，山梨醇能夠與其他醇類共結晶從而解決部分醇類易吸濕，硬度低等 問題。但是目前還沒有針對麥芽糖醇共晶的相關報道。
[0005]反應釜是化工生產(chǎn)過程中廣泛使用的化工設備，也是制備共晶體麥芽糖醇和山梨 醇必不可少的生產(chǎn)設備，現(xiàn)有的反應釜設備較為復雜，往往需要多種設備協(xié)同工作才能實 現(xiàn)，導致整個生產(chǎn)線長，各個環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)難以得到有效的控制，共晶質量難以得到保 證，并且設備成本高，使用效果不盡人意。同時，化學生產(chǎn)過程屬于放熱的反應過程，如果不 及時移去反應熱，將會導致反應劇烈從而使溫度超出正常范圍，易引起"爆聚"或產(chǎn)生安全 閥跳。反應釜溫度控制的品質直接影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，對溫度的精準控制是保證產(chǎn) 品生產(chǎn)質量的關鍵環(huán)節(jié)。因此，對反應爸的改進和創(chuàng)新勢在必行。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種共晶體麥芽糖醇和山梨醇的制備方法及 具有溫度控制系統(tǒng)的反應釜，能夠解決麥芽糖醇易吸濕、共晶過程溫度控制及生產(chǎn)設備復 雜的技術問題。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種共晶體麥芽糖醇和山梨醇 的制備方法，包括以下步驟：
[0008] (1)熔糖:從原料進料管將麥芽糖醇和山梨醇按照質量比1-5 :1的比例進料，加入 至釜體內的溶解槽中，然后從原料進料管向溶解槽內加水，并在夾套內通入熱介質使釜體 內部升溫至110-125Γ，溶解2-3min，得到麥芽糖醇和山梨醇的混合液體，翻轉溶解槽底面 下表面的密封板，開啟過濾孔，真空栗抽真空將混合液體過濾，備用；
[0009] (2)真空熬糖:步驟（1)的混合液體過濾后進入釜體腔體的底部，繼續(xù)升溫至130-150°C、真空栗抽真空至真空度0.1-0.3MPa，蒸發(fā)濃縮8-10min，得到固形物98%以上的熔融 態(tài)麥芽糖醇和山梨醇混合物，自然冷卻至l〇〇_l〇7°C ;
[0010] (3)共晶：在夾套內通入冷介質，將步驟(2)的混合物邊用攪拌器攪拌邊冷卻降溫 至70-80°C后，通過晶種進料管加入混合物質量50-70%的晶種，繼續(xù)用攪拌器攪拌并保溫 10-20min，使熔融態(tài)麥芽糖醇和山梨醇混合物共晶，然后繼續(xù)用攪拌器攪拌并冷卻；
[0011] (4)粉碎、烘干:待步驟(3)的共晶混合物降溫至50-55Γ，從出料管出料，繼續(xù)降溫 至35-40Γ進行粉碎，再烘干，得到共晶體麥芽糖醇和山梨醇。
[0012] 所述麥芽糖醇為結晶麥芽糖醇或純度95%以上的液體麥芽糖醇;所述山梨醇為結 晶山梨醇或純度98 %以上的液體山梨醇。
[0013] 所述晶體為結晶麥芽糖醇和γ -結晶山梨醇質量比1:1-3的混合物。
[0014] 所述烘干的溫度為45°C，時間為20-30min。
[0015] -種用于制備共晶體麥芽糖醇和山梨醇的具有溫度控制系統(tǒng)的反應釜，包括釜 體，所述釜體內頂部設置有溶解槽，釜體上設置有與溶解槽內腔相連通的原料進料管，溶解 槽的底面開有均布的過濾孔，溶解槽底面的下表面覆蓋有翻轉式的密封板，釜體上設置有 伸出釜體外部且與釜體內腔相連通的抽真空管和晶種進料管，抽真空管伸出釜體的一端與 真空栗相連，釜體的底部設置有與其內腔相連通的出料管和攪拌器，攪拌器伸出釜體的一 端與第二電機相連，釜體的外壁設有夾套，夾套上分別設置有介質進口和介質出口。
[0016] 所述的密封板經(jīng)轉軸裝在溶解槽的底面的下方，轉軸的一端與第一電機相連，構 成過濾孔的翻轉式啟閉結構。
[0017] 所述溶解槽底面的過濾孔孔徑為30-50μπι。
[0018] 所述的原料進料管、晶種進料管和出料管上均設置有閥門，閥門分別為啟閉原料 進料管的第一閥門、啟閉晶種進料管的第二閥門和啟閉出料管的第三閥門。
[0019] 所述的原料進料管有3根，分別為用于麥芽糖醇進料的第一進料管，用于山梨醇進 料的第二進料管和用于加水的第三進料管，原料進料管上設置有用于檢測進料流量的第一 流量傳感器。
[0020] 所述的溶解槽腔體的底部設置有用于檢測溶液溫度的第一溫度傳感器;所述的釜 體腔體的底部設置有用于檢測溶液溫度的第二溫度傳感器。
[0021] 所述的介質進口和介質出口分別為熱介質進口、熱介質出口、冷介質進口、冷介質 出口；所述的熱介質進口設置有用于檢測熱介質流量的第二流量傳感器和控制熱介質流量 的熱介質電磁閥;所述冷介質進口上設置有用于檢測冷介質流量的第三流量傳感器和控制 冷介質流量的冷介質電磁閥。
[0022]所述的具有溫度控制系統(tǒng)的反應釜，還包括PLC和上位機，所述第一流量傳感器、 第二流量傳感器、第三流量傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器均與PLC電連接;熱介 質電磁閥和冷介質電磁閥均與PLC電連接;PLC連接有報警器;PLC通過以太網(wǎng)與上位機連 接。
[0023] -種反應釜所用的基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的反應釜溫度控制算法，包括以下步驟：
[0024] (1)確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器的輸入量和輸出量，輸入量為反應釜的溫度誤差和 溫度誤差變化率，輸出量為反應釜的冷介質閥門開度和熱介質閥門開度。
[0025] (2)確定模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的結構，上位機根據(jù)用戶在實際生產(chǎn)過程中積累的經(jīng)驗數(shù) 據(jù)，構造模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器的初始模糊模型，經(jīng)驗數(shù)據(jù)包括反應釜的進料流量、冷介質閥 門開度、熱介質閥門開度、冷介質流量、熱介質流量及反應釜內溫度;模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器 的輸入隸屬度函數(shù)選取高斯函數(shù)。
[0026] (3)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的結構確定后，進行參數(shù)辨識;模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器采用現(xiàn)場采 集來的反應爸的進料流量、冷介質閥門開度、熱介質閥門開度、冷介質流量、熱介質流量及 反應釜內溫度對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器進行參數(shù)學習訓練。
[0027] (4)將訓練好的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器內置到PLC中，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器調整隸屬 度函數(shù)參數(shù)的中心值、寬度值，PLC根據(jù)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制器控制執(zhí)行機構來調節(jié)被控對 象，從而實現(xiàn)對反應釜內溫度的精準控制;執(zhí)行機構為熱介質電磁閥及冷介質電磁閥，被控 對象為反應釜內的反應物。
[0028]本發(fā)明有益效果
[0029] (1)本發(fā)明針對麥芽糖醇的性質和特點，將麥芽糖醇與山梨醇共晶，得到一種共晶 體麥芽糖醇和山梨醇。該共晶體具有不吸濕、硬度高等特點，有效解決了麥芽糖醇易吸濕， 不易保存的問題，具有良好的機械性能，適用于壓片，滿足了對麥芽糖醇的多樣需求。
[0030] (2)與結晶麥芽糖醇或結晶山梨醇相比，本發(fā)明共晶體麥芽糖醇和山梨醇的吸濕 性顯著降低，硬度顯著提高。實驗表明，本發(fā)明共晶體麥芽糖醇和山梨醇在放置30天以后， 其水分含量最低僅為〇. 72 %，硬度可達為156N。
[0031] (3)本發(fā)明的制備方法簡單，操作方便，可采用機械化生產(chǎn)，易于工業(yè)化推廣，有力 推動了麥芽糖醇的推廣應用，具有良好的社會和經(jīng)濟效益。
[0032] (4)本發(fā)明的反應釜將過濾與結晶的操作集成在一個反應釜內，大大提高了反應 釜的利用效率，簡化了生產(chǎn)設備。本發(fā)明采用抽真空過濾，有效去除了原料中的雜質，同時， 過濾抽真空后熬糖也是在真空狀態(tài)下，因此反應釜連接真空栗能夠達到連續(xù)使用的效果。
[0033] (5)本發(fā)明利用基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的反應釜溫度控制算法實現(xiàn)反應釜內溫度的精 確控制，通過硬件組態(tài)和軟件組態(tài)的結合，工作人員只需在控制室就能達到反應釜內溫度 的精確控