[發明專利]農林廢棄物為原料聯產木糖、木糖醇和阿拉伯糖清潔工藝

有效

• 申請號: 201110162469.1
• 申請日: 2011-06-16
• 公開（公告）號: CN102268490A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 袁其朋;王樂;范曉光;高雪美
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C13K13/00
• 分類號: C13K13/00;C12P19/02;C12R1/72;C12R1/74;C12R1/725
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.農林廢棄物為原料聯產木糖、木糖醇和阿拉伯糖清潔工藝，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對農林廢棄物原料進行前處理和浸泡預處理；所述的農林廢棄物是玉米芯，棉籽殼，玉米秸稈，高粱秸稈，柳稷、小麥秸稈，稻桿，甘蔗渣或樺木；

前處理工藝包括：原材料的粉碎、除塵、水洗三道工序；

所述的浸泡預處理原材料所使用的浸泡液為稀硫酸、稀鹽酸或者稀草酸，稀硫酸、稀鹽酸或者稀草酸的質量分數為0.1-1.0％，浸泡液與原料的質量分數比為4-8∶1，浸泡的溫度為20-80℃，浸泡的時間為12-36h；

浸泡預處理結束后，固液分離得到預處理后的原料，分離出的預處理后的原料通過水洗的方式調節pH值至中性，浸泡液回復利用；

(2)將預處理后的原料進行蒸煮處理方式水解半纖維素，蒸煮后的體系經過固液分離工序獲得富含木糖的蒸煮液；

蒸煮溫度：150-200℃，加熱時間：0.5-4h，固液質量比：1∶5-20；攪拌轉速為80-150rpm；工作壓力為0.8-1.2MPa；

當蒸煮體系冷卻至40℃以下時，將蒸煮液連同水解渣一并從反應釜底部排出，之后通過離心或者板框過濾的方式進行固液分離得到富含木糖的蒸煮液；

(3)利用氨水或者氫氧化鈉溶液作為中和劑對蒸煮液進行中和處理；

(4)經過(3)處理后的蒸煮液，采取TiO₂/活性炭光復合材料催化氧化脫色脫毒技術進行處理；

1-2L鈦酸丁酯逐滴加入到30-40L無水乙醇與2-3L冰乙酸的混合液中，機械攪拌24-48h至溶液變至淡黃色后加入3-4kg活性炭顆粒，使得凝膠態TiO₂負載到活性炭上，機械攪拌24-48h后過濾出活性炭顆粒，將活性炭顆粒于100℃烘干后在馬弗爐中于400-500℃灼燒2-4h，得TiO2/活性炭復合材料；

經過中和處理后的高溫蒸煮液采用TiO₂/活性炭復合材料進行脫色脫毒處理，具體的工藝為：在蒸煮液中加入與蒸煮液中的木糖相比質量為10-20％TiO₂/活性炭；在室溫的條件下，置于500w紫外燈下進行脫色脫毒，光照時間為1-2h，脫色脫毒結束后通過板框過濾出催化劑，烘干后重復利用；

(5)經過(4)處理之后的蒸煮液，采用串聯的陰陽離子交換樹脂進行脫色脫鹽處理得到水解液；工作溫度為室溫，出料電導率＜50μs/cm；

(6)將(5)處理后的水解液濃縮至總糖固含量在750-850g/L的木糖液，

(7)經過(6)處理之后的木糖液，采用梯度降溫結晶的方式生產木糖晶體并得到木糖母液；

(8)選擇熱帶假絲酵母Candida?tropicalis，季也蒙假絲酵母Candida?guilliermondii，斯潘多維假絲酵母Candida?spandovensis，近平滑假絲酵母Candida?parapsilokis，白假絲酵母Candida?albicans和偽熱帶假絲酵母Candida?pseudotropicalis中的一種，對步驟(7)所得的木糖母液進行生物轉化，得到含有木糖醇和L-阿拉伯糖的發酵液；

具體的工藝為：

(8-1)液體種子培養基的制備與菌種的活化；每升種子培養基成分包括：木糖母液100-200ml，酵母粉或蛋白胨5-10g，磷酸二氫鉀或磷酸二氫鈉5-10g，無水硫酸鎂0.5-5g，pH自然；將固體斜面保存的菌種挑去一環放入滅菌后的種子培養基中進行搖瓶培養；搖瓶裝液量在100-400ml/l，搖床溫度25-35℃，搖床轉速100-300rpm，培養時間10-30h；

(8-2)菌種的擴大培養；將搖瓶震蕩培養好的種子按照5-20％的接種量接種到5L滅菌后的種子罐中，培養基為液體種子培養基，通氣量為1-3vv^-1m^-1，攪拌轉速為200-500rpm，培養溫度25-35℃，培養時間10-30h；

(8-3)發酵培養基的制備與發酵培養；每升發酵培養基成分包括：木糖母液400-600ml，酵母膏或玉米漿4-10g，磷酸二氫鉀或磷酸二氫鈉3-8g，磷酸氫二銨或磷酸氫二鈉2-6g，無水硫酸鎂0.4-4g，pH自然；將種子罐中培養好的種子按照5-10％的體積接種量接種到50L滅菌后的發酵罐中，培養基為發酵培養基，發酵溫度25-35℃，在發酵時間0-30h內調節通氣量為2-4vv^-1m^-1，攪拌轉速為300-500rpm，在發酵時間20-60h內調節通氣量為0-2vv^-1m^-1，攪拌轉速為100-250rpm；

(9)固液分離(8)得到的發酵液，得到的固體部分為菌體，重復上述步驟(8)實現菌體的回復利用和木糖醇的多批式生物轉化；得到的液體部分為發酵液，經過脫色和脫鹽處理后得到發酵清液，保證出料料液的電導率＜50μs/cm；

(10)將步驟(9)所得發酵清液經色譜系統分離，得到木糖醇相和L-阿拉伯糖相；

(11)將步驟(10)所得木糖醇相和L-阿拉伯糖相分別經濃縮和梯度程序降溫結晶的方式得到木糖醇晶體和L-阿拉伯糖晶體，得到的木糖醇母液和L-阿拉伯糖母液分別返回到移動床色譜分離后的木糖醇相和L-阿拉伯糖相中重復步驟(11)的濃縮結晶過程。