[發明專利]順序式模擬移動床分離玉米秸稈酸解液中糖酸的方法

有效

• 申請號: 201610010820.8
• 申請日: 2016-01-09
• 公開（公告）號: CN105669419B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 曹龍奎;李洪飛;李文杰
• 申請（專利權）人: 黑龍江八一農墾大學
• 主分類號: C07C51/00
• 分類號: C07C51/00;C07C51/47;C07C59/105
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所23118
• 代理人: 曹愛華

一、技術領域

本發明涉及的是玉米秸稈酸解液中硫酸和糖液的分離技術，具體涉及順序式模擬移動床分離玉米秸稈酸解液中糖酸的方法。

二、背景技術

我國是一個農業大國，各類農作物纖維資源十分豐富，僅秸稈一項每年就達7億噸以上, 其中玉米秸稈約2.2億噸。但目前除一小部分用作反芻動物的飼料外，其余部分多以燃料燒掉，造成大氣嚴重污染。玉米秸稈中含有大量的纖維素和半纖維素，可通過多種途徑轉化成糖，作為發酵工業低成本原料的來源。

玉米秸稈制糖以硫酸水解法和酶降解法為主，其中，因酶類成本高，生產效率低，所以酶降解法未大規模用于玉米秸稈的水解應用。硫酸水解玉米秸稈在工藝流程、生產成本和總糖收率上都具有明顯優勢，可大規模應用于玉米秸稈的預處理。但該方法中硫酸的去除一直是困擾企業生存和發展的難題，利用離子交換樹脂法對玉米秸稈水解液中的硫酸進行吸附，存在成本高、效率低的問題，同時再生離子交換樹脂的沖洗液排放會造成大量的污染。因此，有效的將玉米秸稈酸解液中的硫酸進行回收，并控制其回收成本，同時將玉米秸稈酸解液進行高附加值的利用是玉米秸稈再利用中的主要研究內容。

中國專利201210005679.4公開一種木質纖維素水解物的糖、酸、鹽分離方法，文中提及利用模擬移動床對水解液進行糖酸分離，分離時無機酸、鹽為快組分，糖、醋酸為慢組分，并沒有將醋酸與糖完全分開，且沒有列出具體的模擬移動床分離工藝及條件。

李潯等報道了模擬移動床離子排斥色譜分離水解液中的糖酸的研究[太陽能學報，2005，29(6):747-751]，其主要內容為利用8柱4區連續模擬移動床對生物質水解液進行糖酸分離，原料中硫酸的濃度是12%～15%，提取液中糖濃度為1.5%～2.0%，采用的模擬移動床分離工藝為傳統4區模式，該模式是連續進料、連續洗脫，作用于物質分離的時間較短，存在生產效率低，溶液回收成本高等問題。由于這種限制，原料中干物質量很難提高，若提高會導致分離后產品純度和收率下降。

三、發明內容

本發明目的是提供了順序式模擬移動床分離玉米秸稈酸解液中糖酸的方法，這種順序式模擬移動床分離玉米秸稈酸解液中糖酸的方法適用于解決傳統模擬移動床分離工藝進行糖酸分離存在的溶液回收成本高、生產效率低的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的具體技術方案如下：這種順序式模擬移動床分離玉米秸稈酸解液中糖酸的方法，以玉米秸稈酸解液為原料，采用順序式模擬移動床分離設備分離硫酸和糖液，玉米秸稈酸解液中硫酸含量500mg/ml～700mg/ml、糖液含量60mg/ml～80mg/ml；具體如下：

a、順序式模擬移動床分離：將所述玉米秸稈酸解液通過順序式模擬移動床色譜設備進行分離，分離過程一個周期包括8步，每個步驟包括三個階段，第一階段為分離階段，8根色譜柱串聯連接，由安裝在第3柱下的循環泵將柱中液體抽出注入第4根柱，第4根柱中液體注入第5根柱中，依次往復進行循環操作；第二階段為解吸階段，在第1根柱上部進入解吸劑，第6根柱下放出硫酸溶液；第三階段為進料解吸階段，在第1根柱上部進入解吸劑，第5根色譜柱上部進入所述玉米秸稈酸解液，第1根柱下放出糖溶液，第6根色譜柱下放出硫酸溶液。這三個階段完成后，解吸階段和進料解吸階段的進料口和出料口都依次向后移動一個色譜柱，再重復進行每個步驟的三個階段，8步完成即8根色譜柱輪換一周即一個周期結束，接下來進入下一個周期，方法與第一個周期相同，依次循環，直到分離過程達到穩態。分離得到的硫酸溶液濃度為210mg/mL～320mg/mL、純度為93%～98%，糖溶液濃度為20mg/mL～41mg/mL、純度93%～96%；

b、硫酸溶液濃縮回收：將經a步驟得到的硫酸溶液進行旋轉蒸發處理，溫度50℃～65℃，得到濃縮液，濃縮液濃度為500mg/mL～550mg/mL；

c、糖溶液過濾：將a步驟制得糖溶液用微米級濾器進行過濾，制得澄清的黃色液體；

d、糖溶液濃縮：將c步驟制得糖溶液進行旋轉蒸發處理，溫度為60～65℃，制得澄清的黃色液體。

上述方案中玉米秸稈酸解液的制備方法：

第一步、玉米秸稈酸解液的制備：將玉米秸稈烘干、粉碎過40目篩，稱取一定質量玉米秸稈，按照料液比1:50的比例添加體積濃度3%的硫酸溶液，置于微波萃取儀中，調整微波功率700W，溫度80℃，反應153min，得到玉米秸稈酸解液；