[发明专利]一种三区带模拟移动床除盐以净化木糖水解液的方法

说明书

本发明公开了一种三区带模拟移动床除盐以净化木糖水解液的方法，属于功能糖制取分离技术领域。本发明提供的方法以木糖水解液为对象，采用三区带模拟移动床色谱除去无机盐以净化木糖水解液，以去离子水为洗脱剂，工作温度50～70℃，以钠型或钙型强酸性阳离子树脂为色谱固定相，木糖水解液电导率大幅度降低，部分色泽物同时也被去除，糖组分保持较低损失率。本发明不仅能除去无机盐以净化木糖水解液，革新了离子交换除盐的方法，降低了酸碱消耗和工艺废水产生量，还将木糖生产工艺化繁为简，降低了后续浓缩成本和生产损耗，提高了生产效率。

技术领域

本发明属于功能糖制取分离技术领域，涉及一种三区带模拟移动床除盐以净化木糖水解液的方法。

背景技术

糖类是细胞能量的主要来源，在细胞的构建、生物合成和生命活动的调控中，扮演重要角色。作为糖类中一类有特殊功效的功能糖，具有低热量、能提供营养、促进改善人体生理机能等功效，以功能糖醇，功能膳食纤维和功能低聚糖为主要代表，最初用于营养保健和食品工业，现在已经用到化工、制药、能源、石油等非食品领域。

目前，主要用玉米芯、秸秆和甘蔗渣等农林废弃物产品，经稀无机酸催化水解、或生物法、或酶解法获得初级木糖水液，经过精制、浓缩和结晶制取木糖、阿拉伯糖等功能糖，其中稀无机酸水解法是当今的主流方法。然而，现有生产无论采用何种工艺，木糖水解液只有经过精制浓缩后，才能进入结晶单元获得功能糖结晶产品，因此木糖水解液精制是其生产制备过程中极为重要的环节，决定着生产效率和工艺经济性。

工业上，主要通过离子交换除去木糖水解中酸碱中和产生的、以及农林废弃物酸溶出的无机盐离子，经逐级离子交换形式(如混合离子交换→阴离子交换→阳离子交换、或混合离子交换→阳离子交换→阴离子交换)去除无机盐离子，如图1所示，如中国专利(公开号CN102584907A、CN109503676A、CN109908977A等)，附带除去部分色泽物。然而，每次离子交换需要消耗大量酸碱、产生大量废水，工艺水耗和废水处理费用占比居高不下。为此，学者或发明人将逐级离子交换柱首尾相连成环、设功能分区、用阴或阳离子交换树脂装填到对应功能分区，以连续模式除去糖液的无机盐离子，如图2所示，以此减少酸碱消耗量和废水产生量，如中国专利(公开号CN209138051A、CN10714233A、CN209307258A等)。上述连续离子交换方法在一定程度上减少了酸碱消耗量和工艺废水量，但是连续离子交换系统太过于复杂，固定相树脂需求量同样较大。

此外，有学者或发明人采用电渗析方式进行除离子精制。中国专利(公开号CN103409565A)公开了一种超滤除杂和一次脱色后电渗析脱酸脱盐方法，电导率控制在500μm/cm以下。中国专利(公开号CN205868022A)公开了一种木糖脱盐浓缩装置，电渗析除去木糖料液中无机盐离子。中国专利(公开号CN102597253A)公开了一种用电渗析直接回收法从水解产物中提取木糖的方法，木糖电渗析液电导率低于1000μS/cm。中国专利(公开号CN106187731A)公开了一种电渗析脱盐和酸转化一步法制取木糖酸的方法，所获得的产品溶液电导率可以降低到300μS/cm以下。

色谱分离是基于组分在流动相与固定相两相中的分配系数、吸附或亲和作用力的差异性，组分在随流动相移动过程中，发生多次再分配与再平衡，各组分在固定相上存在保留时间差以实现分离。色谱固定相树脂对糖类、无机离子等吸附系数不同，各物质在色谱系统中的保留时间不同。学者或发明人探索了利用色谱分离糖组分和无机盐分离子。