電滲析技術(shù)應(yīng)用于低聚糖脫鹽提純的可行性分析

陳　雷,劉　晴（金華市金秋環(huán)保水處理有限公司,浙江　金華　321000）

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電滲析技術(shù)應(yīng)用于低聚糖脫鹽提純的可行性分析

陳雷,劉晴
（金華市金秋環(huán)保水處理有限公司,浙江金華321000）

摘 要:低聚糖集營養(yǎng)、保健、食療于一體，廣泛應(yīng)用于食品、保健品、飲料、醫(yī)藥添加劑等領(lǐng)域。它是替代蔗糖的新型功能性糖源，是面向二十一世紀(jì)“未來型”新一代食品。電滲析技術(shù)作為傳統(tǒng)的脫鹽技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，兩者是否能有機(jī)的結(jié)合起來？本文主要對此進(jìn)行初步的可行性分析，為工業(yè)化生產(chǎn)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞:低聚糖;乳酸鹽;電滲析;異相離子交換膜;脫鹽

0　引言

低聚糖集營養(yǎng)、保健、食療于一體，廣泛應(yīng)用于食品、保健品、飲料、醫(yī)藥添加劑等領(lǐng)域。它是替代蔗糖的新型功能性糖源，是面向二十一世紀(jì)“未來型”新一代食品。是一種具有廣泛使用范圍和應(yīng)用前景的新產(chǎn)品，我國的低聚糖開發(fā)和應(yīng)用近幾年發(fā)展迅猛，在長春的大成集團(tuán)、山東棗莊豐源集團(tuán)以及山東濟(jì)南的保齡寶生物科技公司都已經(jīng)形成生產(chǎn)線，各大中院校也對低聚糖的研發(fā)做了大量的實驗研究。

1　低聚糖的生產(chǎn)現(xiàn)狀

低聚糖又稱寡糖，低聚糖的獲得主要有四種方式：天然原料中提取（如玉米秸稈等）、微波固相合成法、酸堿轉(zhuǎn)化法、酶水解法等。一般來說，低聚糖很難或者基本不會被人體所吸收，因此，它所提供的能量是很低的乃至于為零，基于這種特性，低聚糖能最大限度的滿足那些喜愛甜食又擔(dān)心發(fā)胖者的要求，同時低聚糖還可供糖尿病人、肥胖人食用。低聚糖雖然有種種好處，但是目前低聚糖的提純是一個難點，因為無論是天然原料中提取還是酸堿轉(zhuǎn)化法合成，都會使低聚糖產(chǎn)品料液中含有大量的有機(jī)鹽和無機(jī)鹽，這就使低聚糖產(chǎn)業(yè)受到工藝上的困擾，從而阻礙低聚糖的開發(fā)研制。

2　低聚糖的脫鹽提純

低聚糖生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生氯化鈉或者一些例如乳酸鹽、檸檬酸鈉的有機(jī)鹽，有效的去除這些鹽類，可以提高低聚糖的純度品質(zhì)，目前國內(nèi)生產(chǎn)低聚糖，脫鹽提純的主要方式是離子交換法，簡稱離交，離交確實能有效的對低聚糖料液脫鹽，但是基于離交的特性，離子交換樹脂很容易就達(dá)到飽和狀態(tài)，這時就要對離子交換樹脂進(jìn)行再生，因為再生會用到大量的酸堿，故此在操作的時候比較麻煩，并且再生的同時，很產(chǎn)生很多的廢酸廢堿，給環(huán)境帶來很大的危害，那么能不能用傳統(tǒng)的電滲析脫鹽工藝對低聚糖進(jìn)行脫鹽提純呢？

3　電滲析的原理介紹

電滲析過程是電化學(xué)過程和滲析擴(kuò)散過程的結(jié)合；在外加直流電場的驅(qū)動下，利用離子交換膜的選擇透過性(即陽離子可以透過陽離子交換膜，陰離子可以透過陰離子交換膜)，陰、陽離子分別向陽極和陰極移動。 離子遷移過程中，若膜的固定電荷與離子的電荷相反，則離子可以通過；如果它們的電荷相同，則離子被排斥，從而實現(xiàn)溶液淡化、濃縮、精制或純化等目的。

4　低聚糖的電滲析法脫鹽實驗分析

實驗準(zhǔn)備低聚糖料液20.075Kg（山東保齡寶生物有限公司提供）、濃水采用去離子水19.154kg、配置NaCl極水15kg（電導(dǎo)率約為10000μs/cm）,設(shè)備采用ED-T-Ⅳ-1×2-50型號的實驗型電滲析（金華市金秋環(huán)保提供）。運行過程中料液、濃水、極水的流量均控制為500L/h，每10分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，并對水樣進(jìn)行及時分析。為了保證實驗的準(zhǔn)確性，在實驗過程中實時進(jìn)行觀測，保持液位的穩(wěn)定，避免因為操作原因?qū)?shù)據(jù)產(chǎn)生影響，實驗數(shù)據(jù)如表1。

從實驗數(shù)據(jù)可以看出電滲析可以很好的對低聚糖料液進(jìn)行脫鹽提純，在實驗過程中料液、濃水、極水的液位基本沒有變化，而通過折光的簡單觀測，糖液的有效含量并沒有減少，在后續(xù)的檢測中也驗證出糖液整體的損失率<2%，后續(xù)又做了多次平行試驗，規(guī)律性也很明顯，當(dāng)然采用不同的離子交換膜對低聚糖料液的脫鹽速率也有不同。

5　結(jié)果分析

經(jīng)過多次的實驗驗證，電滲析裝置能有效的對低聚糖料液進(jìn)行脫鹽提純，并且低聚糖料液的有效成分損失很少，使用不同廠家的異相離子交換膜會對低聚糖的脫鹽速率產(chǎn)生影響，因此在工藝設(shè)計的前期要選擇合適的異相離子交換膜。當(dāng)然放大工業(yè)生產(chǎn)還要進(jìn)行很多實驗論證，比如糖液的生菌污染，電滲析裝置的清洗，以及料液的損失都要充分的考慮進(jìn)去。

6　結(jié)語

低聚糖料液產(chǎn)品在脫鹽提純的工藝上還有很大的發(fā)展空間，電滲析在實驗和理論上均能滿足其脫鹽提純要求，后續(xù)配合其他工藝，會使低聚糖脫鹽提純工藝更加完善，使其品質(zhì)提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡學(xué)智.工業(yè)微生物[J].1997(01):30-39.

[2]徐震豐.甘氨酸溶液中電滲析脫鹽提純研究[D].杭州：浙江大學(xué)材料與化學(xué)工程學(xué)院,2003.

[3]張維潤.電滲析工程學(xué)[M].科學(xué)出版社.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.029