[發明專利]一種從半纖維素直接制備木糖醇的方法

有效

• 申請號: 201910065531.1
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109879721B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 曾憲海;張良清;唐興;孫勇;林鹿
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C07C29/141
• 分類號: C07C29/141;C07C31/18;B01J29/46;B01J37/08;B01J37/18;B01J37/02
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;姜謐

本發明公開了一種從半纖維素直接制備木糖醇的方法，包括：將生物質半纖維素、磁性固體酸催化劑和去離子水混合后，在1?4MPa的氫氣氣氛下和500?700rpm的攪拌速率下，于170?200℃進行密閉反應1?5h，再冷卻至室溫，即得所述木糖醇；上述磁性固體酸催化劑經磁性分離和干燥后，用于下次反應。本發明的木糖醇的得率高，所使用的磁性固體酸催化劑在水解和加氫過程中不會出現副產物和過度氫解產物。

技術領域

本發明屬于木糖醇制備技術領域，具體涉及一種從半纖維素直接制備木糖醇的方法。

背景技術

木糖醇是一種五碳糖醇，是一種無糖甜味劑，可供糖尿病患者食用，也是牙膏和口香糖、乳酸、乙二醇和丙二醇生產的重要原料，它在醫療、食品和化工方面具有重要的用途。

目前常用的木糖醇生產方法有生物合成法和水解后化學加氫法。如CN101643753B公開了一種木糖醇的制備方法，將經過培養的木糖醇酵母菌種接種到含有木糖水解液的發酵培養基中，進行有氧、微氧兩段組合發酵，即得到木糖醇。該方法雖然簡單環保，但存在耗時長，產率低，后續分離較困難等問題。CN101643795B公開了一種用竹制備木糖醇的方法，包括預處理、水解、脫色、離子交換、濃縮和結晶工序制得木糖，木糖經間接氫化制取木糖醇。該方法首先制得結晶木糖，工序復雜，需消耗大量的人力物力資源。木糖水解液很容易與無機酸反應脫水生成糠醛或進一步水解為低級碳水化合物，如醋酸、丙酮等，給純化帶來困難。如催化劑制備不當，加氫產物木糖醇很容易過度氫解為乙二醇，1，2丙二醇等小分子二元醇，給分離純化造成困難。

CN105777485B和US9586878B2公開了一種木糖醇的制備方法，通過從農業纖維廢料提取得到的半纖維素，加入固體酸/硫酸、貴金屬催化劑，一鍋法從半纖維素直接制備木糖醇。該制備方法工藝技術簡單，環境友好，但存在貴金屬催化劑價格昂貴，催化劑分散在溶液中，工業規模應用中催化劑回收容易流失，使用無機酸作為水解催化劑(US9586878B2)，容易腐蝕設備，不易回收，木糖醇得率相對較低。半纖維素一鍋法制備木糖醇雖具有巨大的工業化應用潛力，但迫切需要尋找新的非貴金屬催化劑，提高催化劑的催化活性和回收率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種從半纖維素直接制備木糖醇的方法。

本發明的技術方案如下：

一種從半纖維素直接制備木糖醇的方法，包括：將生物質半纖維素、磁性固體酸催化劑和去離子水混合后，在1-4MPa的氫氣氣氛下和500-700rpm的攪拌速率下，于170-200℃進行密閉反應1-5h，再冷卻至室溫，即得所述木糖醇；上述磁性固體酸催化劑經磁性分離和干燥后，用于下次反應；

上述磁性固體酸催化劑的制備方法包括如下步驟：

(1)將HZSM-5在480-520℃的馬弗爐內焙燒3-5h，研磨過90-110目篩，接著浸漬在溶劑為去離子水的0.8-1.2mol/L的磷酸溶液中1.5-2.5h，然后在105-110℃干燥12-18h，再次置于480-520℃的馬弗爐中焙燒3-5h，獲得載體；

(2)將活性金屬的前驅體用去離子水溶解后倒入上述載體中，浸漬12-15h，再于105-112℃干燥12-18h，接著在480-520℃馬弗爐中焙燒3-5h，研磨過90-110目篩后，于480-520℃的還原爐中通入氫氣進行還原3-5h，制得所述磁性固體酸催化劑，上述活性金屬由Ni、Fe和Zr組成，或由Ni和Fe組成。

在本發明的一個優選實施方案中，所述生物質半纖維素包括玉米芯半纖維素、甘蔗渣半纖維素和樺木半纖維素。

在本發明的一個優選實施方案中，所述生物質半纖維素與去離子水的質量比為0.1-0.5∶10-50。

在本發明的一個優選實施方案中，所述催化劑與生物質半纖維素的質量比為0.5-1.5∶4。