甘露醇的傳統(tǒng)提取工藝
一、傳統(tǒng)工藝水重結(jié)晶法
從海帶提取甘露醇的傳統(tǒng)工藝是水重結(jié)晶法，具體工藝流程如下圖所示，該工藝存在如下弊端：
1. 海帶中甘露含量通常在1%左右（按放水倍數(shù)10-12%），而其結(jié)晶濃度在20%左右，必須從海帶浸泡水中蒸發(fā)掉大量水分才能使甘露醇興奮結(jié)晶析出。而且頭液要經(jīng)過兩次蒸發(fā)濃縮和結(jié)晶過程，即有兩次變相過程。因此能耗高，每制取1t甘露醇需耗蒸汽60t左右。
2. 由第一次濃縮結(jié)晶得到的粗品需要重新用水溶解后，采用離心水洗等方法除去糖膠等有機(jī)雜質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽，但同時(shí)甘露醇也被溶解流失，得率損失10%左右。
3. 海帶浸泡液中含1%左右的甘露醇外，還含有3%的無(wú)機(jī)鹽，主要是NaCl（鹽鹽中和法）或Na2SO4（硫酸中和法）和一定的硬度離子。若是NaCl，則Cl-會(huì)對(duì)不銹鋼材質(zhì)的蒸發(fā)器產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，如若Na2SO4則會(huì)引起蒸發(fā)器結(jié)垢。均會(huì)縮短蒸發(fā)器的使用壽命，增大設(shè)備的維修和更換費(fèi)用，還會(huì)給生產(chǎn)帶來不安全因素。
4. 自動(dòng)化程度低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)環(huán)境惡劣。
二、膜集成工藝
膜集成技術(shù)提取甘露醇工藝系統(tǒng)由料液預(yù)處理、UF凈化、ED一次脫鹽、RO濃縮和ED二次脫鹽等五部分組成。工藝流程如右圖所示。
1．料液預(yù)處理系統(tǒng)
提碘后的海帶浸泡水先所經(jīng)過絮凝和動(dòng)力形成膜自動(dòng)恒壓式硅藻土過濾機(jī)進(jìn)行固液分離，透過液SDI控制在4-6之間。
2．電滲析一次脫鹽系統(tǒng)
經(jīng)硅藻土過濾機(jī)過濾后的海帶浸泡液無(wú)機(jī)鹽濃度一搬介于18000-22000mg/L左右，這些無(wú)機(jī)鹽在RO濃縮甘露醇時(shí)，也會(huì)同時(shí)被濃縮。同時(shí)高鹽度浸泡液濃縮時(shí)過高的滲透壓力，限制甘露醇濃縮倍數(shù)，因此需要采用EDI預(yù)脫鹽，經(jīng)電滲析EDI預(yù)脫鹽后浸泡液電導(dǎo)率介于2500-3000us/cm（25℃）以下。
3．超濾系統(tǒng)
超濾UF作為RO的預(yù)處理系統(tǒng)，去除浸泡液中的懸浮物、大分子有機(jī)物、溶解性顆粒等雜質(zhì)。甘露醇相對(duì)分子量為182，其它溶解性雜質(zhì)主要為褐藻糖膠及聚合體，相對(duì)分子量大于50000。因此系統(tǒng)選用截留分子量為1-3萬(wàn)的超濾膜，表面呈負(fù)電荷的聚砜材質(zhì)中空纖維膜。由于浸泡液含有大量的膠體、蛋白質(zhì)、多糖類有機(jī)物及無(wú)機(jī)鹽，容易造成UF膜堵塞，因此系統(tǒng)配置專用CIP在線清洗系統(tǒng)。
4．反滲透RO濃縮系統(tǒng)
UF透過液SDI控制在2-4之間，滿足反滲透RO膜元件水質(zhì)要求。經(jīng)UF過濾浸泡液含甘露醇濃度介于1.3-1.5%，RO濃縮脫水3-5倍以上，RO濃縮系統(tǒng)采用進(jìn)口圈式抗污染反滲透復(fù)合膜，配套加壓系統(tǒng)、儀表控制與監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)流程參考下圖:
5. 電滲析二次脫鹽系統(tǒng)
料液經(jīng)過反滲透裝置濃縮后甘露醇濃度濃縮達(dá)到3倍，料液中的無(wú)機(jī)鹽也同時(shí)被濃縮3倍。這樣在后工序精制過程中，直接采用離子交換除鹽負(fù)擔(dān)過重，需要頻繁再生。為此采用離子交換膜ED對(duì)濃縮液進(jìn)行第二次脫鹽。脫鹽后的料液再次經(jīng)離子交換二次脫鹽。料液經(jīng)第二次脫鹽精制后，出水含量為140mg/L左右，進(jìn)入下道成品工藝。
上述工藝流程中的核心部分，UF和RO系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控，操作運(yùn)轉(zhuǎn)和管理非常簡(jiǎn)便。
