[發(fā)明專利]一種以植物廢棄物為原料聯(lián)產(chǎn)木糖、微晶纖維素和木質(zhì)素磺酸鈉的工藝

有效

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• 申請日: 2014-12-19
• 公開（公告）號: CN104498640B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱全國
• 申請（專利權(quán)）人: 成都連接流體分離科技有限公司
• 主分類號: C13K13/00
• 分類號: C13K13/00;C08B15/08;C08H7/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能糖和輕化工產(chǎn)品制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種以植物廢棄物為原料聯(lián)產(chǎn)木糖、微晶纖維素和木質(zhì)素磺酸鈉的工藝。

背景技術(shù)

我國作為農(nóng)業(yè)大國，植物廢棄物資源量大面廣，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年約產(chǎn)生40多億噸植物廢棄物。像秸稈、玉米桿、玉米芯、麥稈、甘蔗渣、毛竹渣等含有豐富纖維素、半纖維素和木質(zhì)素成分的植物廢棄物，是非常有利用價值的可再生資源。但目前這類植物廢棄物大部分被燒掉或堆放腐爛做肥料，利用價值低，對環(huán)境造成很大危害；少許部分被用來制備人造板、地板等產(chǎn)品，但由于其含有的纖維較短，制備過程難度大，產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，附加值低。因此，可以利用植物廢棄物生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品，如木糖、微晶纖維素和木質(zhì)素磺酸鈉，并將其工業(yè)化生產(chǎn)，提高植物廢棄物的綜合利用效率和附加值，減少對環(huán)境的危害。

木糖是一種戊糖，外觀為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，易溶于水，味甜，甜度相當(dāng)于蔗糖的70%，具有不被消化吸收、沒有能量值的特點(diǎn)，能最大限度地滿足愛吃甜品又擔(dān)心發(fā)胖者的需求；可活化人體腸道內(nèi)的雙岐桿菌促其生長，具有改善人體微生物環(huán)境，提高機(jī)體免疫力的特點(diǎn)；能降低血清膽固醇、預(yù)防腸癌；能提高人體對鈣的吸收率和保留率，防止便秘。微晶纖維素產(chǎn)品是一種純化的、部分解聚的纖維素，白色、無臭、無味，廣泛應(yīng)用于制藥、化妝品、食品等行業(yè)，不同的微粒大小和含水量有不同的特征和應(yīng)用范圍。木質(zhì)素磺酸鈉是一種天然高分子聚合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,長期密封儲存不分解，可溶于各種不同pH值的水溶液，但不溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑，具有很強(qiáng)的分散性，是一種多功能高分子電解質(zhì)，主要應(yīng)用于樹脂、橡膠、染料、農(nóng)藥、陶瓷、水泥、瀝青、飼料、水處理、水煤漿、混凝土、耐火材料、油田鉆井、復(fù)合肥料、冶煉、鑄造、粘合劑等行業(yè)和領(lǐng)域。由此可見，木糖、微晶纖維素和木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品，都是對保障人體健康，促進(jìn)石油、化工、食品、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)原料，用途廣泛，具有非常好的市場前景。

制備木糖的傳統(tǒng)工藝是：以硫酸為催化劑，經(jīng)高溫高壓水解使半纖維素轉(zhuǎn)化為木糖液。此工藝生成的木糖液顏色較深，沒有透光率，脫色劑消耗大；排出的廢水中含有大量硫酸根離子，抑制對廢水處理的厭氧菌活性，使廢水難以處理，造成環(huán)境污染。在公開的關(guān)于植物廢棄物中半纖維素水解工藝的研究中，將半纖維素原料粉碎后，利用酶水解制備木糖，但由于植物體木質(zhì)纖維晶體結(jié)構(gòu)致密，微生物不能直接降解木聚糖原料或降解速度較慢，不適于工業(yè)生產(chǎn)；或采用酸或堿水解半纖維素原料，然后經(jīng)中和、離子交換等步驟，脫除酸堿后，再進(jìn)一步酶解制備木糖，其后續(xù)精制提純時木糖損失量較大，生產(chǎn)過程中排放大量酸堿廢液，處理困難，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。微晶纖維素的傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中多以木漿為原料，由于我國森林資源不如歐洲豐富，過去一直沒有生產(chǎn)木漿型微晶纖維素。目前，我國以棉花為原料生產(chǎn)微晶纖維素產(chǎn)品，但仍然存在資源少的問題，成本偏高。目前公開的木質(zhì)素磺酸鈉產(chǎn)品生產(chǎn)工藝：以造紙廠的紙漿廢液為原料，往廢液中加入濃硫酸50％左右，攪拌4～6小時，然后用石灰乳，經(jīng)沉降、過濾、打漿、酸溶，加碳酸鈉轉(zhuǎn)化，濃縮、干燥而得；制備中，工藝復(fù)雜，原料利用率低，能耗高，不符合國家產(chǎn)業(yè)政策和清潔生產(chǎn)的要求。

植物廢棄物資源量大，利用價值低，污染環(huán)境；現(xiàn)有工藝中生產(chǎn)木糖產(chǎn)生大量廢酸，生產(chǎn)微晶纖維素原料資源少，成本高，生產(chǎn)木質(zhì)素磺酸鈉工藝復(fù)雜，原料利用率低，能耗高。本發(fā)明以植物廢棄物為原料聯(lián)產(chǎn)木糖、微晶纖維素和木質(zhì)素磺酸鈉，增加植物廢棄物的利用價值，降低生產(chǎn)成本，減少對環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種以植物廢棄物為原料聯(lián)產(chǎn)木糖、微晶纖維素和木質(zhì)素磺酸鈉的工藝，利用植物廢棄物，降低生產(chǎn)成本，經(jīng)一整套工藝路線同時得到木糖、微晶纖維素和木質(zhì)素磺酸鈉三種高附加值產(chǎn)品，提高了植物廢棄物的利用價值，生產(chǎn)工藝可操作性強(qiáng)，技術(shù)新穎，節(jié)能減排，清潔環(huán)保；解決了傳統(tǒng)的生產(chǎn)木糖的硫酸水解工藝中水解效率低、污水處理困難的難題，解決了以木漿、棉花為原料生產(chǎn)微晶纖維素的工藝中資源少、成本高的難題，解決了以造紙廠的紙漿廢液為原料生產(chǎn)木質(zhì)素磺酸鈉的工藝中原料利用率低、能耗高、污染環(huán)境的難題。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種以植物廢棄物為原料聯(lián)產(chǎn)木糖、微晶纖維素和木質(zhì)素磺酸鈉的工藝，它包括以下步驟：

S1. 原料的前處理：將植物廢棄物原料用稀酸浸泡2～10小時，隨后進(jìn)行汽爆水解處理，分離得到木糖水解液和木糖渣；將木糖渣進(jìn)行磺化處理，分離得到木質(zhì)素磺酸鈉液和固態(tài)纖維素；