[發明專利]一種半纖維素粉連續水解制備木糖的方法

在審

• 申請號: 202110182386.2
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN113005235A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 包娜莎;楊健
• 申請（專利權）人: 濟南茂騰生物科技有限公司;浙江大學
• 主分類號: C13K13/00
• 分類號: C13K13/00
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 何碧珩;卓彩霞

本發明公開了一種半纖維素粉連續水解制備木糖的方法，先是把半纖維素粉和質量分數為0.5?3％的硫酸水溶液按照質量比例1:5?8攪拌混合成懸浮液，然后用泵輸入增壓噴射器進入層流罐，再通過汽液分離器迅速釋放壓力，二次蒸汽回收用于后續物料的加熱，液體進入收集罐，收集罐中的收集液經過脫色過濾，濾液透光率＞60％，固含量＞10％，木糖的純度＞85％，電導率為5?8μs/cm；產品質量提升，污水量大幅度減少，汽液分離的余熱方便回收，能源消耗降低。本發明中，最終木糖折原料干物的收率為65?70％；最終木糖折結晶前的收率為75?85％。

技術領域

本發明屬于生物化工技術領域，具體涉及一種半纖維素粉連續水解制備木糖的方法。

背景技術

木糖是一種戊糖，天然D-木糖是以多糖的形態存在于植物中。因為它們特別在農產品的廢棄部分中(例如玉米的穗軸、棉桃的外皮)含量很多，所以人們對它的利用方法就有很大興趣。

目前行業內生產木糖的原料是玉米芯、稻殼等農林廢棄物。行業內生產木糖的生產工藝是玉米芯先經過酸預處理，然后進行間歇水解獲得木糖。

現有的木糖工藝流程：

玉米芯→預處理→水解(間歇)→中和→一次脫色→一次交換→膜濃縮→一次濃縮→二次脫色→二次交換→三次交換→二次濃縮→常壓降溫結晶→離心→干燥→包裝(木糖成品)。其中，所述膜濃縮采用納濾濃縮膜，一次交換指的是陽離子-陰離子-陽離子交換(即先進行陽離子交換再進行陰離子交換，再進行陽離子交換)，二次交換和三次交換均指的是陽離子-陰離子交換(即先進行陽離子交換再進行陰離子交換)；一次濃縮與二次濃縮均指的是：采用四效降膜蒸發器進行濃縮。間歇水解過程：采用單臺水解反應釜，先把玉米芯加入水解釜，然后加入酸水，再封閉通蒸汽升溫，待溫度升至120℃后，再保溫2小時后排出水解液。常壓降溫結晶：用常壓臥式結晶罐降溫結晶，木糖收率低。

現有技術中，還存在以下問題：玉米芯中含有雜質多，水解后的料液透光率低(＜1％)，電導率高(＞20000μs/cm)，固含量低(＜9％)，木糖的純度不高(＜80％)，導致酸堿消耗高，污水排放量大，間歇水解余熱不好回收，蒸汽消耗高。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種半纖維素粉連續水解制備木糖的方法。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種半纖維素粉連續水解制備木糖的方法，包括以下步驟：

(1)半纖維素粉與酸水的質量比例為1:5-8，然后升溫至80-90℃，攪拌混合均勻，形成半纖維素粉的懸浮液；所述酸水指的是質量分數為0.5-3％的硫酸水溶液；

(2)把半纖維素粉的懸浮液輸送至噴射器，對物料進行蒸汽加熱，噴射器的蒸汽壓在0.1-0.2MPa，保持物料溫度在100-120℃，然后把物料輸送至層流罐；保證物料在層流罐內停留100min-120min，最后進入氣液分離器；將氣液分離器閃蒸的二次蒸汽進行余熱回收；

(3)汽液分離后的液體進入收集罐；

(4)步驟(3)收集后的物料先經過活性炭脫色，透光率控制到60％以上；

(5)步驟(4)脫色后的物料經過陽離子交換柱，控制鈣、鎂含量為0；

(6)過陽離子交換柱后的料液經過超濾，控制透光率＞70％；電滲析過程中，進料流量為8-10m³/h，進水流量為10-20m³/h；

(7)步驟(6)超濾后的物料再經過電滲析，出料控制電導率＜2000μs/cm；

(8)電滲析后的料液經過納濾膜濃縮，出料折光率＞18％；

(9)將步驟(2)中回收的余熱，用于步驟(8)得到物料的濃縮，出料折光率＞30％；