木糖(Xylose)分子式为: CH2OH(CHOH)3CHO,白色结晶性粉末,溶于水和乙醇,具有右旋光性及变旋光性。木糖醇(Xylitol):CH2OH(CHOH)3CH2OH,是木糖的氢化产物。两者在医药产品及食品营养方面都具有重要价值。
一、木糖(醇)生产工艺
水解法生产木糖(醇)的生产原料大都是玉米芯、蔗渣,近年有研究采用麦草的;而日本有采用木糖醇生产菌通过酶反应或发酵法生产木糖醇。两种生产方法都有大量生产的例子,而国内由于玉米芯、蔗渣等来源多,都是采用水解法生产。
由于水解过程产生比较多的杂糖,再中和后又产生过多的盐分,在产品的提取过程除杂步骤比较多,包括过滤杂质、离子交换脱盐、脱酸、脱色,色谱分离木糖——其他杂糖,而木糖醇生产中在氢化后又必须采用色谱纯化,将糖醇分离开来,得到精纯木糖醇产品。
阴阳离子交换脱盐、脱酸技术都已比较成熟,而且固定床交换过程的效果也比较理想。
色谱分离木糖——杂糖、木糖醇——木糖的过程中,都是采用钙型树脂对各组分的吸附能力不同而达到分离的目的。在固定床技术上,由于产品同杂质在钙型树脂上的拖尾峰较长,在产品纯度与收率的矛盾上无法同时得到解决。通常的做法是保证收率,而使的色谱分离后的产品纯度只能在90%以下,虽然通过浓缩结晶还是能得到纯度较高的产品,但大量的杂质残留在母液中,母液回收及纯化又给我们带来了难题。
连续色谱分离技术则完全解决了该方面的难题,在完全分离杂质(分离后的纯度可达到97%)的同时,又保证了工艺过程的收率(95%以上)得到提高。同时用水量降低(料液:水=1:1.2),得到的产品浓度较高,后续的浓缩工序成本也相应下降。
世达膜连续色谱分离技术在木糖(醇)生产中的应用新工艺流程图如下:

二、世达膜连续色谱分离技术纯化木糖(醇)工艺
如下图所示,料液在6#位进入系统,利用钙型阳离子树脂对各种组分吸附能力的不同,在固定相(树脂)不断移动的过程中,产品和其他组分得到了分离。在1#位,通入洗脱剂(无离子水),使产品在3#位得到收集,副产物(杂质)在8#位排出。为了得到纯度、浓度更高的产品,利用少量产品将4#位内的副产物顶出,在9号位,利用副产物将水顶出并回用。
在生产木糖产品时,木糖在3#位收集,其他的杂糖在8#位排出;在生产木糖醇产品时,木糖醇在3#位收集,而木糖副产物在8#位排出,并回用到氢化工序中。
由于得到充分分离,产品的质量得到提高;在浓缩及结晶过程,工艺收率也有所提增,形成的产品晶型好,母液可多次套用后再回纯化工艺。副产物同时得到回收,降低了产品的单位生产成本。
三、世达膜连续色谱分离技术在木糖(醇)生产中的应用结论
综上述,利用连续色谱分离技术生产木糖(醇),具有如下优势:
1)、由于连续运行,吸附或者离子交换后的产品成分和浓度保持稳定。
2)、因连续生产,不需要重复的设备,为了再生不需要停止运行。同时,投资费用少,维修简单。
3)、相对固定床系统,树脂用量可减少50-90%。由于采用逆流再生方式和接近当量比的再生剂,使再生剂的用量大幅度减少,洗涤水的用量可节约50-70%。
4)、同时可去除或者分离具有不同特性的物质,因此可将复杂的工艺简单化。
5)、由于设备紧凑,易于安装在任何位置,易与原生产过程和设备匹配。
6)、根据生产过程的需要随流入流体的质量和流量的变化可自动调节旋转速度。因此能保证经济上状态下运行。
7)、根据生产过程的便利,使流体的流向可联接成逆流或者并流方式。
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