电渗析技术应用于低聚糖脱盐提纯的可行性分析

陈　雷,刘　晴（金华市金秋环保水处理有限公司,浙江　金华　321000）



电渗析技术应用于低聚糖脱盐提纯的可行性分析

陈雷,刘晴
（金华市金秋环保水处理有限公司,浙江金华321000）

摘 要:低聚糖集营养、保健、食疗于一体，广泛应用于食品、保健品、饮料、医药添加剂等领域。它是替代蔗糖的新型功能性糖源，是面向二十一世纪“未来型”新一代食品。电渗析技术作为传统的脱盐技术已经广泛应用于工业领域，两者是否能有机的结合起来？本文主要对此进行初步的可行性分析，为工业化生产提供参考依据。

关键词:低聚糖;乳酸盐;电渗析;异相离子交换膜;脱盐

0　引言

低聚糖集营养、保健、食疗于一体，广泛应用于食品、保健品、饮料、医药添加剂等领域。它是替代蔗糖的新型功能性糖源，是面向二十一世纪“未来型”新一代食品。是一种具有广泛使用范围和应用前景的新产品，我国的低聚糖开发和应用近几年发展迅猛，在长春的大成集团、山东枣庄丰源集团以及山东济南的保龄宝生物科技公司都已经形成生产线，各大中院校也对低聚糖的研发做了大量的实验研究。

1　低聚糖的生产现状

低聚糖又称寡糖，低聚糖的获得主要有四种方式：天然原料中提取（如玉米秸秆等）、微波固相合成法、酸碱转化法、酶水解法等。一般来说，低聚糖很难或者基本不会被人体所吸收，因此，它所提供的能量是很低的乃至于为零，基于这种特性，低聚糖能最大限度的满足那些喜爱甜食又担心发胖者的要求，同时低聚糖还可供糖尿病人、肥胖人食用。低聚糖虽然有种种好处，但是目前低聚糖的提纯是一个难点，因为无论是天然原料中提取还是酸碱转化法合成，都会使低聚糖产品料液中含有大量的有机盐和无机盐，这就使低聚糖产业受到工艺上的困扰，从而阻碍低聚糖的开发研制。

2　低聚糖的脱盐提纯

低聚糖生产过程中会产生氯化钠或者一些例如乳酸盐、柠檬酸钠的有机盐，有效的去除这些盐类，可以提高低聚糖的纯度品质，目前国内生产低聚糖，脱盐提纯的主要方式是离子交换法，简称离交，离交确实能有效的对低聚糖料液脱盐，但是基于离交的特性，离子交换树脂很容易就达到饱和状态，这时就要对离子交换树脂进行再生，因为再生会用到大量的酸碱，故此在操作的时候比较麻烦，并且再生的同时，很产生很多的废酸废碱，给环境带来很大的危害，那么能不能用传统的电渗析脱盐工艺对低聚糖进行脱盐提纯呢？

3　电渗析的原理介绍

电渗析过程是电化学过程和渗析扩散过程的结合；在外加直流电场的驱动下，利用离子交换膜的选择透过性(即阳离子可以透过阳离子交换膜，阴离子可以透过阴离子交换膜)，阴、阳离子分别向阳极和阴极移动。 离子迁移过程中，若膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过；如果它们的电荷相同，则离子被排斥，从而实现溶液淡化、浓缩、精制或纯化等目的。

4　低聚糖的电渗析法脱盐实验分析

实验准备低聚糖料液20.075Kg（山东保龄宝生物有限公司提供）、浓水采用去离子水19.154kg、配置NaCl极水15kg（电导率约为10000μs/cm）,设备采用ED-T-Ⅳ-1×2-50型号的实验型电渗析（金华市金秋环保提供）。运行过程中料液、浓水、极水的流量均控制为500L/h，每10分钟记录一次数据，并对水样进行及时分析。为了保证实验的准确性，在实验过程中实时进行观测，保持液位的稳定，避免因为操作原因对数据产生影响，实验数据如表1。

从实验数据可以看出电渗析可以很好的对低聚糖料液进行脱盐提纯，在实验过程中料液、浓水、极水的液位基本没有变化，而通过折光的简单观测，糖液的有效含量并没有减少，在后续的检测中也验证出糖液整体的损失率<2%，后续又做了多次平行试验，规律性也很明显，当然采用不同的离子交换膜对低聚糖料液的脱盐速率也有不同。

5　结果分析

经过多次的实验验证，电渗析装置能有效的对低聚糖料液进行脱盐提纯，并且低聚糖料液的有效成分损失很少，使用不同厂家的异相离子交换膜会对低聚糖的脱盐速率产生影响，因此在工艺设计的前期要选择合适的异相离子交换膜。当然放大工业生产还要进行很多实验论证，比如糖液的生菌污染，电渗析装置的清洗，以及料液的损失都要充分的考虑进去。

6　结语

低聚糖料液产品在脱盐提纯的工艺上还有很大的发展空间，电渗析在实验和理论上均能满足其脱盐提纯要求，后续配合其他工艺，会使低聚糖脱盐提纯工艺更加完善，使其品质提高。

参考文献：

[1]胡学智.工业微生物[J].1997(01):30-39.

[2]徐震丰.甘氨酸溶液中电渗析脱盐提纯研究[D].杭州：浙江大学材料与化学工程学院,2003.

[3]张维润.电渗析工程学[M].科学出版社.

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