[發明專利]利用玉米芯或農林廢棄物制備木糖醇的方法

有效

• 申請號: 200710063303.8
• 申請日: 2007-01-08
• 公開（公告）號: CN101220381A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 李榮杰;薛培儉;鄧遠德
• 申請（專利權）人: 安徽豐原發酵技術工程研究有限公司
• 主分類號: C12P7/18
• 分類號: C12P7/18;C12P39/00;C12R1/01;C12R1/15;C12R1/66;C12R1/74;C12R1/80;C12R1/845;C12R1/85
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王朋飛

技術領域

本發明涉及一種生產木糖醇的方法。更具體地說，本發明涉及一種利用玉米芯或農林廢棄物發酵來生產木糖醇以及乙醇的方法。

背景技術

木糖醇屬于多元醇，是一種具有營養價值的甜味物質，分子式為C5H12O5，白色晶體，易溶于水及乙醇中，其甜度高于蔗糖，也是人體糖類代謝的正常中間體。木糖醇廣泛地存在于自然界的各種水果、蔬菜中，但其含量很低。商品木糖醇發熱量、甜度跟蔗糖相仿，食用后不消耗胰島素，另具有特殊的防齲功能，可作糖尿病人的營養劑、治療劑及兒童防齲食品，木糖醇還具備類似甘油和其他多元醇的許多優異特性，因而廣泛用于國防、醫藥、化工、皮革、涂料及食品等行業。

傳統生產木糖醇的方法是用富含多縮戊糖的棉子殼、甘蔗渣、樺木片等農林和工業廢料經水解、氫化而制成木糖醇。由于化學法需純凈木糖、高溫(115～135℃)、高壓(約6.5×106Pa)、易燃易爆的高壓氫氣及對溶液純度要求很高的鎳催化劑，基本建設投資及操作費用高，污染較嚴重。自從1966年Onishi和Suzuki報道了許多酵母菌能夠用于由D-木糖生產木糖醇以來，人們對玉米特別是玉米芯或秸稈發酵生產木糖醇的研究產生了極大的興趣。

我國是農業大國，玉米分布區域非常廣，南到海南島、北至黑龍江，東至臺灣，西至新疆，均有玉米種植，玉米年產量達1.23億噸，按谷草比1∶1計算，玉米秸稈每年也約產1.23億噸，全國總的秸稈量每年約在6～7億噸。玉米秸稈是大宗的農作物廢料，也是具有巨大潛力的再生資源，尤其是作為再生能源和化工產品的原材料受到廣泛的重視，但目前除一部分用作反芻動物的飼料外，大部分未被利用。因此，將玉米或其秸桿或其它農林廢棄物，優選玉米芯用于生產木糖醇具有重大的意義和廣闊的前景。

專利文獻CN?1446784A公開了一種用玉米苞葉生產木糖醇的方法，其通過利用玉米苞葉進行水解制取木糖，木糖再經處理進行氫化制取木糖醇，水解所用的催化劑為鹽酸，該方法依序包括以下步驟：(1)將玉米苞葉進行粉碎，并在粉碎前后將其中的雜質除去；(2)將粉碎后的玉米苞葉進水-酸-水處理；(3)將處理過的玉米苞葉進行水解制取木糖，所用的催化劑為鹽酸；(4)利用陰離子交換樹脂除去木糖液中的酸；(5)利用活性炭去除木糖溶液中的色素及一部分含氮物質；(6)蒸發去除木糖液中的水份；(7)用離子樹脂對蒸發后的木糖進行凈化提純；(8)木糖氫化制取木糖醇。木糖氫化制備木糖醇的反應式為：

這種采用木糖加氫生產木糖醇的方法，生產成本昂貴，且其中使用的鎳催化劑會污染環境。

另一種方法是采用生物發酵生產木糖醇的方法，在整個發酵法生產木糖醇的工藝中，發酵半纖維素水解液生產木糖醇的影響因素主要包括：通氣量、碳氮比、水解液的濃縮倍數、pH、溫度、種子齡及接種量、水解液中的其它單糖等。其中，溶氧水平可以影響木糖代謝中的生化途徑。過量供氧利于生長大量菌體；厭氧條件下，木糖不能被利用；只有在微好氧條件下才能大量積累木糖醇。另外，木糖醇的溶解性質決定了結晶過程是最復雜、最難控制的；同時，發酵液中較低的木糖醇濃度以及復雜的物質組成又進一步加大了操作難度。發酵玉米芯或秸稈法生產木糖醇時，由于采用的原料含有一定量的棕色色素；而且，酵母在發酵過程中也會產生少量色素、雜蛋白質以及其它化合物，從而降低了產品的回收率及純度。因此，發酵液的脫色與純化是結晶前的重要任務。目前的工藝采用活性炭、離子交換樹脂等對木糖醇發酵液進行了脫色及純化，但都仍然存在木糖醇回收率不高的問題。

發明內容

為克服目前木糖醇制備方法中存在的上述問題，本發明的目的是提供一種利用玉米芯(秸稈等農林廢棄物)發酵法生產木糖醇的方法。該方法高效地利用玉米芯或秸稈等農林廢棄物來生產木糖醇并聯產乙醇，充分利用了玉米芯或秸稈等農林廢棄物中的各種成分。

本發明的秸稈發酵生產木糖醇的方法包括以下步驟：

(1)對玉米芯或農林廢棄物進行預處理；

(2)對(1)得到的固體進行稀酸處理；

(3)對(2)處理過的組分進行固液分離；

(4)過濾由步驟(3)所獲得的液體成分；

(5)進行脫色、過濾、電驅動膜脫酸以及RO濃縮；

(6)將步驟(5)獲得的木糖液進行發酵來獲得木糖醇；

還可以進一步包括以下步驟：

(7)發酵液除菌、濃縮；

(8)將步驟(7)獲得的含木糖醇液進行色譜分離；