膜分离技术在糖醇行业中的应用

       相比传统分离过程，膜分离过程具有操作简单、能耗低以及无污染等特点。近年来，膜分离技术被广泛应用于制备超纯水、处理工业废水、生化技术、医药、食品加工、环境保护等领域，尤其是在食品医药行业中，膜分离技术获得了快速的发展。本文主要综述电渗析、纳滤和反渗透等膜分离技术在糖类和醇类生产中的应用，部分或全部代替传统离子交换和蒸发等工艺，实现清洁生产和节能减排，促进糖醇行业的可持续发展。
1  膜分离技术在木糖生产中的应用
        木糖是一种重要的化工原料和食品添加剂，广泛用于食品、农药、纺织、染料等行业；特别是近年来国内外掀起了一股功能性食品研究的热潮，木糖作为一种重要的功能性食品，具有一些突出优点：(1)它不被人体消化吸收，没有能量值，能最大限度地满足喜爱甜品而又担心发胖者的需求；(2)能活化人体肠道内的双歧杆菌，并促进其生长；(3)不被口腔内微生物利用，能预防牙齿龋变；(4)能降低血清胆固醇和预防肠癌。木糖的提取工艺，传统的方法一般是采用离子交换树脂脱酸和脱盐，工艺比较复杂，树脂用量较大，设备较多，投资高。增加了酸碱消耗，加大了成本，酸碱废水排放污染环境，企业环保压力大，阻碍了企业的可持续性发展。水解液经过脱酸，脱色等处理后，采用蒸发系统浓缩，蒸汽消耗较大，运行成本比较高。
        孙鲁等采用电渗析对经过超滤过滤的木糖液进行脱盐试验，取得较好效果，在木糖液浓度为7％时，电渗析脱除木糖液中各杂质离子的效果最佳，脱盐率达到了85％以上。
        杭州蓝然环境技术有限公司采用新型电渗析技术和纳滤技术对木糖料液进行部分脱酸和浓缩，使木糖料液的脱酸、浓缩的运行成本降低到原来的1／10，同时废水的排放量和纯水消耗量降低了90％以上，目前该新型工艺已在多个项目上得到应用，经济、环保效益明显。
2  膜分离技术在低聚果糖生产中的应用
        菊粉是迄今为止人类发现的最优质、纯天然、可溶性的低聚果糖混合物。具有低热量、水溶性等特性以及增强双歧杆菌增值、降低血糖血脂、恢复胃肠功能、增强钙质吸收等诸多功效，被称为21世纪人类健康最具有代表性的典型产品。菊粉主要从菊科植物中提取，传统工艺中提取液通过离子交换树脂除去色素、矿物质后，利用多效蒸发系统进行预浓缩，最终经喷雾干燥获得产品。
        新型膜分离生产中采用电渗析系统对提取液进行预脱盐，杨炼等的研究表明，电渗析对菊粉提取液中的盐分去除率可达70％以上，经过预脱盐的料液进入离子交换系统进行深度脱盐脱色后利用纳滤和反渗透对料液进行预浓缩，最终利用喷雾干燥系统进行喷粉。杭州蓝然环境技术有限公司采用电渗析技术脱除菊粉中的无机盐，脱除率可以达到90％以上，菊粉收率在94％以上，总糖收率在90％以上，同时排放废水量约只有离子交换法的1／10。目前该工艺已经在河北，宁夏，甘肃等多家菊粉生产公司中得到应用，运行结果表明，新型膜集成分离工艺在提高企业经济效益，降低企业运行成本和环保压力上效果显著。
3  膜分离技术在PD0生产中的应用
        1，3丙二醇(PDO)是一种重要的化工原料，可用于油墨、印染、涂料、药物、润滑剂、抗冻剂，可替代1，4一丁二醇和新戊二醇等中间体用于生产多醇聚酯以及作为碳链延伸剂。
        利用发酵法制得的料液中含有较多的无机盐及有机盐，需要脱盐，再进入后续精馏等深加工处理。传统的离子交换工艺需要消耗大量的酸碱，造成大量的废水排放，环保压力重。而采用电渗析技术来替代离子交换系统，可以脱除料液中90％以上的带电物质，不仅大大减少酸碱的消耗量，而且废水排放量只是原来的l0％左右，如果对废水中物质进行回收，则几乎无废水排放，目前此工艺已经在国内一些企业得到应用，运行成本在15元／吨料左右，约为离子交换树脂法的1／7左右。
4  膜分离技术在碘海醇生产中的应用
        碘海醇是80年代挪威奈科明公司推出的水溶性X—CT造影剂，具有水溶性大、粘度小、渗透压低、毒性小等优点，它被认为是目前世界上最好的非离子型X—CT造影剂之一。
        碘海醇合成过程中含有大量的盐分，传统方法一般是用离子交换树脂系统除盐，树脂用量大，树脂再生频繁，酸碱耗量大，增加了成本，同时大量的废水排放加大了企业的环保压力，阻碍了企业的可持续性发展。
        利用电渗析系统较彻底的解决了离交过程出现的各种问题，电渗析系统无需再生，几乎不消耗酸碱，废水排放量少。目前该技术工艺已经在浙江、江苏的一些企业得到应用，通过电渗析和纳滤技术的集成应用，显著提高了碘海醇的生产效率，且废水排放量和运行成本只有原来离子交换系统的l／l0，显著提高了企业的综合经济效益、社会效益和环境效益，促进了企业的技术进步。
5  膜分离技术在其它糖醇等生产中的应用
        膜分离技术还应用于其它糖醇类的处理．包括采用电渗析对大豆低聚糖、淀粉糖、乳糖、甜菜碱、葡萄糖、阿拉伯糖、PEG、甘露醇、造影剂、AK糖等的脱盐，采用陶瓷膜和超滤技术对糖、醇料液进行澄清，采用超滤技术对糖、醇料液除热源等，采用电渗析技术回收糖醇行业中的酸和碱，采用纳滤技术分离杂质精制葡萄糖、低聚木糖等，采用纳滤和反渗透组合技术对多种糖、醇料液进行预浓缩等。
6  结语
        相比于其他传统的分离方法，膜分离技术具有高效、节能、设备简单、操作方便等优点，因而其在糖醇等行业具有较为广泛的应用，并呈现出广阔的应用前景。当然膜分离技术也不是万能的，物料成分千变万化，有时候单一技术的处理往往达不到理想的效果，必须重视膜分离技术与其他传统分离技术的集成工艺研究，发挥各种技术的优势，取长补短，才能最大发挥出膜分离技术在糖醇提纯精制行业的优势，形成糖醇生产的新工艺，实现清洁生产和节能减排。现在世界水资源和能源日渐紧缺，很多企业和地区都面临着缺水缺能源的问题，因此采用膜分离工艺代替糖醇传统分离工艺将是未来的重大发展趋势，革新原有生产工艺，将帮助糖醇生产企业实现清洁生产和节能减排，带来显著的经济、环保和社会效益，具有广阔的发展前景。