專利名稱：玉米秸稈為原料生產(chǎn)木糖和阿拉伯糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玉米秸桿為原料生產(chǎn)木糖和阿拉伯糖的方法。
背景技術(shù)：
玉米秸桿生產(chǎn)木糖結(jié)晶糖膏中，木糖含量占659^75%，阿拉伯糖占15 20%，在提取木糖的過程中，阿拉伯糖嚴(yán)重的影響木糖的純度和結(jié)晶收率。只有降低阿拉伯糖的含量，才能降低玉米秸桿生產(chǎn)木糖的成本，才能實(shí)現(xiàn)玉米秸桿生物質(zhì)代替玉米芯生產(chǎn)木糖，可以大幅度降低木糖的生產(chǎn)成本，可以使木糖醇進(jìn)入千家萬戶，提高普通老百姓的生活質(zhì)量，目前在玉米芯生產(chǎn)木糖生產(chǎn)中，對(duì)木糖和阿拉伯糖的分離，只是對(duì)木糖母液，小試和中試分離純度偏低，所以沒有應(yīng)用大生產(chǎn)中。色譜作為一種快速方便的混合物分析法，由于它的精確、快速、方便，可用于石油和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中的質(zhì)量控制，已獲得廣泛應(yīng)用，但是作為混合物的工業(yè)分離方法目前應(yīng)用得還不多。其實(shí)色譜最初就是作為一種分離手段出現(xiàn)的，稍后才用于分析。但是以前制備規(guī)模的色譜，一般也只有幾克，真正大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用也只是近一二十年的事。原因之一是一般技術(shù)填充的色譜柱分離效果隨柱直徑的增加而急劇下降；其次是在有限濃度下，沒有有效的色譜理論可指導(dǎo)過程的放大設(shè)計(jì)。此外，色譜操作為間歇式，是一間斷穩(wěn)態(tài)過程，而不像可與其競(jìng)爭(zhēng)的化工單元操作如精餾、吸收、萃取等是連續(xù)穩(wěn)態(tài)過程。大規(guī)模的色譜過程， 操作和設(shè)備都比較復(fù)雜，在色譜放大上也存在一定的困難。這些原因妨礙了色譜技術(shù)在工業(yè)規(guī)模分離中應(yīng)用的發(fā)展速度，在過去很長的一段時(shí)間，用于工業(yè)化生產(chǎn)的大型色譜發(fā)展緩慢。近十年來由于化學(xué)工程師和色譜專家的共同努力(前者解決放大效應(yīng)，后者研究色譜理論)，使色譜作為一種工業(yè)分離提純過程進(jìn)入較成熟的應(yīng)用研究階段。隨著放大技術(shù)的發(fā)展，使大型色譜也能做到像小型色譜一樣有效。工業(yè)制備色譜盡管有極大的分離能力，但是它也不是萬能的。對(duì)于目標(biāo)產(chǎn)物濃度很低、干涉物很多的、特別復(fù)雜的體系，如生物技術(shù)產(chǎn)品的分離與純化，通常仍需與其他常規(guī)分離技術(shù)配合進(jìn)行原料的前期處理或初步分離，而把工業(yè)制備色譜技術(shù)用作成品的最終純化步驟。此外，工業(yè)制備色譜還是一種高投入的分離技術(shù)，至今為止，主要使用在分離與純化高附加值且純度要求高的產(chǎn)品，因而在生物技術(shù)和制藥業(yè)中發(fā)展尤為迅速。遺憾的是， 大規(guī)模工業(yè)制備色譜在我國的使用至今尚未真正開始，仍有侍于進(jìn)一步開發(fā)和研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種玉米秸桿為原料生產(chǎn)木糖和阿拉伯糖的方法，可以把玉米秸桿水解液中木糖的純度由70%提高到85%，使木糖母液第二次結(jié)晶，使木糖的結(jié)晶收率由 50%上升到70%。同時(shí)阿拉伯糖的純度由15%上升到75%，達(dá)到結(jié)晶分離的條件，阿拉伯糖的收率達(dá)到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高純度阿拉伯糖。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
玉米秸桿為原料生產(chǎn)木糖和阿拉伯糖的方法，該方法包括如下步驟
(I)鍋內(nèi)預(yù)處理將玉米秸桿剪切到3-4厘米的段，按每鍋2噸玉米秸桿的加料量上料進(jìn)行鍋內(nèi)預(yù)處理，每鍋加0. 07-0. 08% (質(zhì)量百分濃度)的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8噸，溫度110-120°C，壓力0. 05-0. IMPa，處理時(shí)間I小時(shí)，預(yù)處理后將液體排放；
(2)水解鍋內(nèi)預(yù)處理后的產(chǎn)物加水解液，水解液配置洗水6-6.5噸，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸濃度I. 6-1. 7% (質(zhì)量百分濃度)，水解溫度110-120°C，壓力0. 15-0. 16MPa，升溫 I小時(shí)水解時(shí)間2小時(shí)，水解后進(jìn)行水洗渣水分離；
(3)中和將水解后分離出的液體加波美度14-16度的碳酸鈣溶液，溫度80°C，攪拌30 分鐘，調(diào)節(jié)pH值2. 5-3.0 ；
(4)脫色，在中和后的產(chǎn)物中加入活性炭脫色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；
(5)—次交換用混合離子交換柱進(jìn)行離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡70%、折光彡5. 0%、無機(jī)鹽0. 05%以下、灰分0. 1%以下。(6) 一次蒸發(fā)溫度為80°C —85 °C,蒸發(fā)濃縮至質(zhì)量百分濃度為25%，透光 彡 20% ；
(7)進(jìn)行第二、三、四次離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡96%，pH4. 3-5. 5 ;無機(jī)酸0. 01以下。(8) 二次蒸發(fā)蒸發(fā)濃縮至60%，控制溫度70 — 80°C，透光> 60%，
(9)用色譜分離設(shè)備進(jìn)行色譜分離，切換時(shí)間5760s，交換時(shí)間3360s，分離后木糖純度大于85%，阿拉伯糖純度大于65%，然后對(duì)阿拉伯糖進(jìn)行二次
分離使其純度大于80% ；
(10)終濃蒸發(fā)蒸發(fā)濃縮至85%——86%，透光>50%
(11)結(jié)晶糖膏折光8586%，降溫速度1°C/h，結(jié)晶周期4555 h，攪拌轉(zhuǎn)速1 轉(zhuǎn)/分，分離溫度35-45°C，最后進(jìn)行離心烘干。有益效果
I.本發(fā)明可以把玉米秸桿生產(chǎn)木糖的木糖糖膏中木糖的純度由70%提高到85%，使木糖母液第二次結(jié)晶，使木糖膏的結(jié)晶回收率由50%上升到70%。同時(shí)阿拉伯糖的純度由15% 上升到75%，達(dá)到結(jié)晶分離的條件，阿拉伯糖的回收率達(dá)到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高純度阿拉伯糖。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)利用玉米秸桿生產(chǎn)木糖、阿拉伯糖，木糖渣聯(lián)產(chǎn)造紙。傳統(tǒng)木糖生產(chǎn)原料利用玉米芯。本發(fā)明利用玉米秸桿生產(chǎn)木糖，不僅拓寬木糖生產(chǎn)原料，而且實(shí)現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)造紙是玉米秸桿得到充分利用。本發(fā)明可以把玉米秸桿生產(chǎn)木糖的木糖糖膏中木糖的純度由 70%提高到85%，使木糖母液第二次結(jié)晶，使木糖膏的結(jié)晶回收率由50%上升到70%。同時(shí)阿拉伯糖的純度由15%上升到75%，達(dá)到結(jié)晶分離的條件，阿拉伯糖的回收率達(dá)到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高純度阿拉伯糖。


圖I為本發(fā)明的工藝流程具體實(shí)施例方式
實(shí)施例I:
玉米秸桿為原料生產(chǎn)木糖和阿拉伯糖的方法，其特征是該方法包括如下步驟
(I)鍋內(nèi)預(yù)處理將玉米秸桿剪切到3-4厘米的段，按每鍋2噸玉米秸桿的加料量上料進(jìn)行鍋內(nèi)預(yù)處理，每鍋加0. 07-0. 08% (質(zhì)量百分濃度)的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8噸，溫度110-120°C，壓力0. 05-0. IMPa，處理時(shí)間I小時(shí)，預(yù)處理后將液體排放；(2)水解鍋內(nèi)預(yù)處理后的產(chǎn)物加水解液，水解液配置洗水6-6.5噸，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸濃度I. 6-1. 7% (質(zhì)量百分濃度)，水解溫度110-120°C，壓力0. 15-0. 16MPa，升溫 I小時(shí)水解時(shí)間2小時(shí)，水解后進(jìn)行水洗渣水分離；
(3)中和將水解后分離出的液體加波美度14-16度的碳酸鈣溶液，溫度80°C，攪拌30 分鐘，調(diào)節(jié)pH值2. 5-3.0 ；
(4)脫色，在中和后的產(chǎn)物中加入活性炭脫色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；
(5)—次交換用混合離子交換柱進(jìn)行離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡70%、折光彡5. 0%、無機(jī)鹽0. 05%以下、灰分0. 1%以下；
(6)一次蒸發(fā)溫度為80°C —85°C，蒸發(fā)濃縮至質(zhì)量百分濃度為25%，透光20% ；
(7)進(jìn)行第二、三、四次離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡96%，pH4. 3-5. 5 ;無機(jī)酸0. 01以下;
(8)二次蒸發(fā)蒸發(fā)濃縮至60%，控制溫度70 — 80°C，透光> 60% ；
(9)用色譜分離設(shè)備進(jìn)行色譜分離，切換時(shí)間5760s，交換時(shí)間3360s，分離后木糖純度大于85%，阿拉伯糖純度大于65%，然后對(duì)阿拉伯糖進(jìn)行二次分離使其純度大于80% ；
(10)終濃蒸發(fā)蒸發(fā)濃縮至85%——86%，透光>50%
(11)結(jié)晶糖膏折光8586%，降溫速度1°C/h，結(jié)晶周期4555 h，攪拌轉(zhuǎn)速1 轉(zhuǎn)/分，分離溫度35-45°C，最后進(jìn)行離心烘干。
權(quán)利要求
1.一種玉米秸桿為原料生產(chǎn)木糖和阿拉伯糖的方法，其特征是該方法包括如下步驟(1)鍋內(nèi)預(yù)處理將玉米秸桿剪切到3-4厘米的段，按每鍋2噸玉米秸桿的加料量上料進(jìn)行鍋內(nèi)預(yù)處理，每鍋按質(zhì)量百分濃度加O. 07-0. 08%的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8噸，溫度110-120°C，壓力O. 05-0. IMPa，處理時(shí)間I小時(shí)，預(yù)處理后將液體排放；(2)水解鍋內(nèi)預(yù)處理后的產(chǎn)物加水解液，水解液配置洗水6-6.5噸，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸按質(zhì)量百分濃度的I. 6-1. 7%，水解溫度110-120°C，壓力O. 15-0. 16MPa，升溫I 小時(shí)水解時(shí)間2小時(shí)，水解后進(jìn)行水洗渣水分離；(3)中和將水解后分離出的液體加波美度14-16度的碳酸鈣溶液，溫度80°C，攪拌30 分鐘，調(diào)節(jié)pH值2. 5-3.0 ；(4)脫色，在中和后的產(chǎn)物中加入活性炭脫色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；(5)一次交換用混合離子交換柱進(jìn)行離子交換；加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡70%、折光彡5. 0%、無機(jī)鹽O. 05%以下、灰分O. 1%以下；(6)一次蒸發(fā)溫度為80°C —85°C，蒸發(fā)濃縮至質(zhì)量百分濃度為25%，透光·》20% ；(7)進(jìn)行第二、三、四次離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡96%，ρΗ4· 3-5. 5 ;無機(jī)酸O. 01以下;(8)二次蒸發(fā)蒸發(fā)濃縮至60%，控制溫度70 — 80°C，透光> 60%，(9)用色譜分離設(shè)備進(jìn)行色譜分離，切換時(shí)間5760s，交換時(shí)間3360s，分離后木糖純度大于85%，阿拉伯糖純度大于65%，然后對(duì)阿拉伯糖進(jìn)行二次分離使其純度大于80% ；(10)終濃蒸發(fā)蒸發(fā)濃縮至85%——86%，透光>50%(11)結(jié)晶糖膏折光8586%，降溫速度1°C/h，結(jié)晶周期4555 h，攪拌轉(zhuǎn)速1 轉(zhuǎn)/分，分離溫度35-45°C，最后進(jìn)行離心烘干。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種玉米秸稈為原料生產(chǎn)木糖和阿拉伯糖的方法。玉米秸稈水解液中的還原糖中，木糖含量占65%~75%，阿拉伯糖占15~20%，在提取木糖的過程中，阿拉伯糖嚴(yán)重的影響木糖的純度和結(jié)晶收率。本發(fā)明的方法包括如下步驟(1)鍋內(nèi)預(yù)處理；(2)水解；(3)中和；(4)脫色；(5)一次交換；(6)一次蒸發(fā)；(7)進(jìn)行第二、三、四次離子交換；(8)二次蒸發(fā)；(9)用色譜分離設(shè)備進(jìn)行色譜分離，切換時(shí)間5760s，交換時(shí)間3360s；(10)終濃蒸發(fā)，(11)結(jié)晶糖膏折光85-86%，降溫速度1℃/h，結(jié)晶周期45-55h，攪拌轉(zhuǎn)速1轉(zhuǎn)/分，分離溫度35-45℃，最后進(jìn)行離心烘干。本發(fā)明的方法用于玉米秸稈為原料生產(chǎn)木糖和阿拉伯糖。
文檔編號(hào)C07H1/00GK102584907SQ20121000613
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者馮金寶, 劉學(xué)增, 劉學(xué)錄, 王術(shù)貴, 肖敬成, 鄧淑琴 申請(qǐng)人:黑龍江浩源生物科技有限公司