木糖(Xylose)分子式為: CH2OH(CHOH)3CHO,白色結(jié)晶性粉末,溶于水和乙醇,具有右旋光性及變旋光性。木糖醇(Xylitol):CH2OH(CHOH)3CH2OH,是木糖的氫化產(chǎn)物。兩者在醫(yī)藥產(chǎn)品及食品營養(yǎng)方面都具有重要價值。
一、木糖(醇)生產(chǎn)工藝
水解法生產(chǎn)木糖(醇)的生產(chǎn)原料大都是玉米芯、蔗渣,近年有研究采用麥草的;而日本有采用木糖醇生產(chǎn)菌通過酶反應(yīng)或發(fā)酵法生產(chǎn)木糖醇。兩種生產(chǎn)方法都有大量生產(chǎn)的例子,而國內(nèi)由于玉米芯、蔗渣等來源多,都是采用水解法生產(chǎn)。
由于水解過程產(chǎn)生比較多的雜糖,再中和后又產(chǎn)生過多的鹽分,在產(chǎn)品的提取過程除雜步驟比較多,包括過濾雜質(zhì)、離子交換脫鹽、脫酸、脫色,色譜分離木糖——其他雜糖,而木糖醇生產(chǎn)中在氫化后又必須采用色譜純化,將糖醇分離開來,得到精純木糖醇產(chǎn)品。
陰陽離子交換脫鹽、脫酸技術(shù)都已比較成熟,而且固定床交換過程的效果也比較理想。
色譜分離木糖——雜糖、木糖醇——木糖的過程中,都是采用鈣型樹脂對各組分的吸附能力不同而達到分離的目的。在固定床技術(shù)上,由于產(chǎn)品同雜質(zhì)在鈣型樹脂上的拖尾峰較長,在產(chǎn)品純度與收率的矛盾上無法同時得到解決。通常的做法是保證收率,而使的色譜分離后的產(chǎn)品純度只能在90%以下,雖然通過濃縮結(jié)晶還是能得到純度較高的產(chǎn)品,但大量的雜質(zhì)殘留在母液中,母液回收及純化又給我們帶來了難題。
連續(xù)色譜分離技術(shù)則完全解決了該方面的難題,在完全分離雜質(zhì)(分離后的純度可達到97%)的同時,又保證了工藝過程的收率(95%以上)得到提高。同時用水量降低(料液:水=1:1.2),得到的產(chǎn)品濃度較高,后續(xù)的濃縮工序成本也相應(yīng)下降。
世達膜連續(xù)色譜分離技術(shù)在木糖(醇)生產(chǎn)中的應(yīng)用新工藝流程圖如下:
二、世達膜連續(xù)色譜分離技術(shù)純化木糖(醇)工藝
如下圖所示,料液在6#位進入系統(tǒng),利用鈣型陽離子樹脂對各種組分吸附能力的不同,在固定相(樹脂)不斷移動的過程中,產(chǎn)品和其他組分得到了分離。在1#位,通入洗脫劑(無離子水),使產(chǎn)品在3#位得到收集,副產(chǎn)物(雜質(zhì))在8#位排出。為了得到純度、濃度更高的產(chǎn)品,利用少量產(chǎn)品將4#位內(nèi)的副產(chǎn)物頂出,在9號位,利用副產(chǎn)物將水頂出并回用。
在生產(chǎn)木糖產(chǎn)品時,木糖在3#位收集,其他的雜糖在8#位排出;在生產(chǎn)木糖醇產(chǎn)品時,木糖醇在3#位收集,而木糖副產(chǎn)物在8#位排出,并回用到氫化工序中。
由于得到充分分離,產(chǎn)品的質(zhì)量得到提高;在濃縮及結(jié)晶過程,工藝收率也有所提增,形成的產(chǎn)品晶型好,母液可多次套用后再回純化工藝。副產(chǎn)物同時得到回收,降低了產(chǎn)品的單位生產(chǎn)成本。
三、世達膜連續(xù)色譜分離技術(shù)在木糖(醇)生產(chǎn)中的應(yīng)用結(jié)論
綜上述,利用連續(xù)色譜分離技術(shù)生產(chǎn)木糖(醇),具有如下優(yōu)勢:
1)、由于連續(xù)運行,吸附或者離子交換后的產(chǎn)品成分和濃度保持穩(wěn)定。
2)、因連續(xù)生產(chǎn),不需要重復的設(shè)備,為了再生不需要停止運行。同時,投資費用少,維修簡單。
3)、相對固定床系統(tǒng),樹脂用量可減少50-90%。由于采用逆流再生方式和接近當量比的再生劑,使再生劑的用量大幅度減少,洗滌水的用量最高可節(jié)約50-70%。
4)、同時可去除或者分離具有不同特性的物質(zhì),因此可將復雜的工藝簡單化。
5)、由于設(shè)備緊湊,易于安裝在任何位置,易與原生產(chǎn)過程和設(shè)備匹配。
6)、根據(jù)生產(chǎn)過程的需要隨流入流體的質(zhì)量和流量的變化可自動調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度。因此能保證經(jīng)濟上最佳狀態(tài)下運行。
7)、根據(jù)生產(chǎn)過程的便利,使流體的流向可聯(lián)接成逆流或者并流方式。
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