[发明专利]一种氨糖的电场和流场耦合调控纳滤分离方法

说明书

本发明涉及一种氨糖的电场和流场耦合调控纳滤分离方法，将待分离的氨基葡萄糖盐酸盐或硫酸盐和N‑乙酰氨基葡萄糖以任意比例形成的混合物配制成质量百分比浓度为1％‑40％的水溶液，采用电场和流场耦合调控策略进行纳滤分离，纳滤分离的条件为：膜材料荷电或电中性，膜外侧和芯侧加装可调、可反电极，两端电极可接直流或交流电；操作压力范围控制在1bar～45bar，膜表面流速控制在1m/s～10m/s，溶液温度控制在1℃～55℃，溶液pH控制在1～9。本发明具有分离效率高、经济性好、操作简单、环境友好等优点。

技术领域

本发明属于糖和分离工程领域，涉及一种氨糖与其他中性单糖的纳滤膜分离方法，尤其是一种通过电场和流场耦合调控的氨糖纳滤分离方法。

背景技术

糖是世界上最丰富的有机化合物，以纤维素、半纤维素和甲壳素等形式存在于自然界的动、植物和微生物中。糖类是人类赖以生存的重要结构和功能活性物质，糖类研究和生产在食品、医药、发酵等工业中意义重大、地位重要。由于糖分子在区域选择性控制和立体构型、构象上复杂、多样的特殊性，使得糖类化合物的设计、制备、分离与表征都困难重重。

氨糖(D-氨基葡萄糖、氨基葡萄糖，Glucosamine)对人体具有重要的生理功能，参与肝肾解毒，发挥抗炎护肝作用，对治疗风湿性关节炎症和胃溃疡有良好的疗效，是合成抗生素和抗癌药物的主要原料，还可用于食品，化妆品和饲料添加剂中。

目前氨糖的生产方式主要通过甲壳素或壳聚糖的酸水解或酶水解获得，也可以通过生物发酵方法获得N-乙酰氨基葡萄糖后再成盐获得。然而，氨糖在提取、制备及纯化过程中，一般都伴存其他形式的氨糖或其衍生物，或者残留有未发酵利用的葡萄糖，在氨糖混合物中制备高纯度的氨糖的技术难度较大。目前对于氨糖的分离主要采用离子交换萃取，但是它需要在萃取平衡体系接近中性时才能达到较佳的萃取效果并且萃取完后可用强酸进行反萃才能回收溶剂和萃取剂的目的，这样就会使得萃取条件苛刻以及操作过程繁琐；通过膜分离技术分离上述混合糖，由于荷电性质及分子量或分子尺寸接近的因素，很难直接通过膜分离纯化。因此找到一种简单、快速、高效的分离方法成为必要。

申请号为CN02145402.7，公开号为CN1500796A的中国专利申请低聚糖的纯化方法公布了一种用纳滤纯化低聚糖的力法；用以解决之前技术中杂质单糖和二糖分离效果差、需用较多纯水、废水回收难、主产品回收率低等问题：将低聚木糖或异麦芽低聚糖糖浆通过纳滤膜处理，采用的操作压力为l-4兆帕，操作温度为20-70℃，透析水量的2-15倍，该发明基于单糖和低聚糖的分子量(分子尺寸)的不同，基于纳滤膜的分子尺寸不同产生的筛分效应将较小的单糖透过膜，较大的低聚糖截留纯化，该发明主要用于功能性低聚糖的纯化，要求待分离物质之间分子量差异要非常显著，而适合分离单糖这类的同分异构体或结构类似物，更不能应用于氨糖的分离。

申请号为CN201310006970.8，公开号为CN103059071A的中国专利申请一种单糖的纳滤分离方法，公开了本专利发明人前期的研究成果，提出了基于上述单糖之间各种物理性质差异和空间结构差异，通过纳滤膜的选择性、以及物料物性调控，可以将单糖同分异构体或各种结构和分子量相近或相似的单糖混合物进行分离的理论和方法。该技术尽管已经能够分离氨糖及其衍生物，但其分离度较低(低于20％)，未达到工业化应用所需要的分离度，需要进一步的针对氨糖类进行研究开发，以期使氨糖与其他单糖的分离度或分离效率达到50％以上，以适合工业化生产要求。

本发明通过对纳滤膜元件及装备进行电场和流场耦合调控设计，通过电场调控，结合纳滤膜的荷电特征和截留分子量特性，对氨糖和N-乙酰氨基葡萄糖或葡萄糖等低分子中性糖混合物溶液进行高效纳滤分离。本发明为将纳滤膜技术应用开拓了创新性思路、策略和工艺，也为电解质与非电解质混合物体系的纳滤分离提出了创新性策略、方法和依据。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术不能进行有效分离而提供一种效率高、经济性好、操作简单的氨糖纳滤分离方法。