连续式色谱分离系统分离果糖的应用研究

论文摘要

果糖是最甜的一种天然糖,它具有营养价值高、热量低的特点,广泛应用于食品、饮料、饲料、医药等行业。由于果糖与葡萄糖互为同分异构体,两者难以分离,因此,工业生产的果糖产品主要是果葡糖浆。本文介绍了以果葡糖浆为原料,纯水为洗脱剂,利用连续式色谱分离系统—CSEP,从果葡糖浆中分离果糖的工艺方法。通过对分离度影响因素的分析,确定了树脂型号、树脂的物性指标,以及进料体积、进料浓度、进料流速、操作温度等操作参数。利用单柱实验数据放大到连续色谱分离系统,并结合色谱分离系统原理,确定了布管方法。经过对运行结果的分析,介绍了系统优化方法。再用干物含量42g/100ml,未经浓缩的果葡糖浆在CSEP系统中分离,并对分离后的果糖液进行浓缩结晶实验。检测结果表明,采用该工艺生产的结晶果糖产品质量完全符合USP标准。利用优化后的CSEP系统分离出的果糖纯度为98.93%,果糖浓度39.13%,葡萄糖产品中的葡萄糖纯度为98.23%,果糖提取收率达到97.97%。利用该工艺每吨树脂每小时生产果糖0.02t,分离提取1吨果糖消耗洗脱水3.13t。通过对引入CSEP系统生产果糖产品工艺的分析表明,该工艺具有投资少、生产工序减少、流程短、操作费用低、操作方便、产品品种全、劳动强度低,自动化程度高等优点,从而增强了玉米深加工行业的竞争优势。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 果糖的性质
• 1.2.1 物理性质
• 1.2.1.1 果糖的溶解度
• 1.2.1.2 果糖的开链式结构
• 1.2.1.3 果糖的环状结构
• 1.2.2 化学性质
• 1.2.2.1 成脎反应
• 1.2.2.2 氧化反应
• 1.2.2.3 还原反应
• 1.2.2.4 递升和递降
• 1.2.2.5 果糖的其它性质
• 1.3 果糖的用途
• 1.3.1 在食品工业中的应用
• 1.3.2 在医药卫生方面的应用
• 1.3.3 在饲料工业中的应用
• 1.3.4 在其它领域的应用
• 1.4 国内外研究现状
• 1.4.1 果糖生产技术的历史发展
• 1.4.2 果葡糖浆的生产方法
• 1.4.2.1 以葡萄糖为原料的制备方法
• 1.4.2.2 以蔗糖为原料的制备方法
• 1.4.2.3 以菊粉为原料的制备方法
• 1.4.3 果糖的分离
• 1.4.3.1 模拟移动床（SMB）技术分离葡萄糖和果糖
• 1.4.3.2 复盐法
• 1.4.3.3 氧化分离法
• 1.4.4 果糖的结晶
• 1.5 连续式色谱分离系统（CSEP）的发展与应用
• 1.6 本课题的意义与主要工作任务
• 第二章 色谱法分离果糖的影响因素
• 2.1 色谱法分离过程原理
• 2.2 实验材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 果糖的测定
• 2.3.1.1 间苯二酚测定果糖原理
• 2.3.1.2 果糖标准曲线绘制方法
• 2.3.1.3 各指标计算
• 2.3.2 总糖及还原糖的测定
• 2.3.3 色值的测定
• 2.3.4 分离度的计算
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 不同树脂对分离度的影响
• 2.4.2 温度对分离度的影响
• 2.4.3 洗脱流速和进料体积对分离度的影响
• 2.4.4 树脂的物性指标对吸附分离果糖性能的影响
• 2.4.4.1 树脂的颗粒度对分离效果的影响
• 2.4.4.2 树脂的堆密度对分离效果的影响
• 2.4.4.3 树脂的机械性能对分离效果的影响
• 2.4.5 树脂物性之间的关系及对工业装置应用所产生的影响
• 2.4.6 影响分离的主要因素
• 2.5 本章小结
• 第三章 CSEP系统的布管及操作参数的确定
• 3.1 连续式色谱分离系统（CSEP）的构造及其操作与控制原理
• 3.1.1 连续式色谱分离系统的构造
• 3.1.2 连续式色谱分离系统的操作与控制原理
• 3.2 实验材料与实验方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 CSEP系统的单柱实验
• 3.2.2.2 CSEP系统的布管
• 3.2.2.3 CSEP系统的优化
• 3.3 分析方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 CSEP系统的单柱实验
• 3.4.1.1 树脂静态吸附量的测定
• 3.4.1.2 pH值对树脂静态吸附量的影响
• 3.4.1.3 树脂柱排空体积的测定
• 3.4.1.4 单柱分离实验结果
• 3.4.2 CSEP系统的布管
• 3.4.2.1 进出物料体积的初步设定
• 3.4.2.2 CSEP的布管
• 3.4.2.3 CSEP的初步运行结果
• 3.4.3 CSEP系统的优化
• 3.4.3.1 CSEP系统的优化措施
• 3.4.3.2 CSEP系统优化后的布管图及操作参数
• 3.4.4 优化后的产品质量
• 3.5 本章小结
• 第四章 应用CSEP系统生产果糖工艺的性能分析
• 4.1 果糖产品的生产工艺流程图
• 4.2 果糖产品的生产工艺描述
• 4.2.1 玉米淀粉生产葡萄糖
• 4.2.2 葡萄糖异构生产果糖产品
• 4.3 应用CSEP系统的优越性
• 4.3.1 分离的产品浓度高，质量稳定
• 4.3.2 投资少，生产成本低，操作便利
• 第五章 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 课题展望
• 参考文献
• 致谢