[发明专利]使用电渗析和直接回收法从水解产物中经济地制备木糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备木糖的经济的方法，通过去除产生大量废水的过程，例如中和过程与离子净化过程，该方法不仅是环境友好型的，而且通过简化过程而节约了成本。

背景技术

为了从硫酸水解产物中纯化含有木糖的有用的糖组分，最常用的是沉淀和离子交换过程。其中，在商业应用中，频繁且常规地使用的是离子交换法，因为该方法所需的设备成本低。然而，离子交换树脂的再生过程产生了大量含有高浓度盐的废水，因此增加了废水处理的成本。为此，需要能够减少使用化学物质并且减少废水的量的可替代的技术。

最近，已经报道了有效利用资源的新型分离技术，例如电渗析，作为糖蜜和发酵液脱盐方法。韩国专利提前公开号2008-0074687公开了一种通过水解、中和、沉淀、过滤、电渗析和离子交换步骤，从热带水果生物质制备木糖的方法。电渗析过程的瓶颈在于离子交换膜容易被有机化合物污染。众所周知，该污染降低了装置的效率，并缩短了膜的生命周期。

为了解决上述问题，研究人员尝试了用水软化剂或阴离子交换树脂进行预处理(日本专利提前公开号Sho 54-67093)。然而，该方法的工业应用具有局限性，因为该方法需要多个预处理步骤和辅材料，所以成本增加。韩国专利提前公开号2001-0107331是关于通过电渗析回收乳酸的方法，其公开了一种回收硫酸铵的方法，其优势在于，例如效率优势和环境优势。然而，在工业中应用时，电渗析仍具有与膜的成本、膜的污染以及长期操作的稳定性相关的问题。

发明内容

本发明的发明人进行了大量研究以解决现有技术中存在的上述问题。结果，他们发现能够通过提供可以阻止结垢的pH范围来防止由离子交换膜被污染而出现的产量降低，结垢导致了离子交换膜的污染，由此通过消除例如巨大的初始投资和操作成本而克服电渗析工业应用的限制。此外，本发明的发明人已经发现通过直接回收法能够去除离子交换过程，该直接回收法最大化的纯化提取物。因此，能够消除对含有高浓度盐的废水处理的负担，由此完成简单的制备木糖的方法。

因此，本发明的主要目的在于提供一种方法，其中通过逆流提取尽可能多的从热带水果生物质中提取木糖，同时选择性地分离、回收和再循环硫酸离子至产生目的有机物的提取过程中，该目的有机物能够被作为结晶直接回收。

而且，通过防止离子交换膜污染，电渗析装置可长时间操作，而不需要进行化学清洁。

为了实现上述目的，本发明提供了一种制备木糖的方法，该方法包括以下步骤：a)通过用硫酸水解逆流提取热带水果生物质以获得高浓度的木糖提取物；b)调节提取物的pH值至1.5-2.5，脱色并过滤调节了pH值的提取物；c)在电渗析装置中使滤液脱盐；以及d)再循环从步骤c)中回收的废弃的硫酸溶液，返回到步骤a)，然后，浓缩脱盐的滤液，并直接回收有机物以获得木糖结晶。

当使用电渗析装置和本发明的直接回收法制备木糖时，能够降低废水处理的负担并且通过工艺简化能够降低生产成本。因此，本发明能够提供一种低污染的木糖制备方法，其能够降低原料成本，并有助于防止环境污染。

附图说明

图1示出了使用根据现有技术的中和、离子交换和电渗析制备木糖的方法的流程图，与使用电渗析和根据本发明的直接回收法制备木糖的简化的方法的流程图之间的比较；

图2示出了通过电渗析过程分离有机物和硫酸并再循环回收的硫酸，同时直接结晶有机物而制备木糖的发明过程的细节图；

图3示出了用于本发明的多级逆流提取的详细的流程图；

图4示出了用于本发明的电渗析装置随着时间推移的电导率的变化。

具体实施方式

本发明提供了一种制备木糖的方法，该方法包括以下步骤：a)通过用硫酸水解逆流提取热带水果生物量以获得高浓度的木糖提取物；b)调节提取物的pH值至1.5-2.5，脱色并过滤调节了pH值的提取物；c)在电渗析装置中使滤液脱盐；以及d)再循环从步骤c)中回收的废弃的硫酸溶液，返回到步骤a)，浓缩脱盐的滤液，并直接回收有机物以获得木糖结晶，而不进行额外的离子纯化和脱色。

在图2中示出了本发明的制备木糖的方法，以下将参照附图详细说明。

参照图2，热带水果生物质(9)可以是干椰子壳、棕榈壳或油棕榈空果串(OPEFB)。

本发明的方法中的水解可以通过以下过程进行：向热带水果生物质(9)添加2,000-50,000ppm的硫酸溶液(10)，并使混合物在100-200℃的温度下、0-10kgf/cm²的反应压力下反应0.5-10小时。