[发明专利]一种从多聚戊糖酸解液中提取木糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及糖类生产工艺领域，具体地说，涉及一种从多聚戊糖 酸解液中分离提取木糖的方法。

背景技术

木糖在我国已有四十多年的生产经验，生产技术已达到世界水 平。目前，我国已经是世界木糖生产和出口大国，并且随着经济的发 展和生活水平的提高，国内市场不断扩大，为进一步发展木糖产业， 提供了十分优越的条件。目前，生产木糖普遍采用较为传统的生产工 艺，主要是将含有多聚戊糖的植物原料，进行水解后分离提取木糖。 富含多聚戊糖的植物原料有玉米芯、秸秆、甘蔗渣等，我国是农业大 国，年产玉米1.2亿吨，其中玉米芯产量占四分之一，约为3000万 吨；年产玉米秸秆1.2亿吨；年产蔗糖约800万吨，糖渣约900万吨。 另外，竹子中含有的多聚戊糖占20～25％(重量百分数)，因此可以将 竹材造纸和综合利用木糖相结合，使其成为一种潜在的木糖资源。

目前，木糖的生产工艺主要包括原料的洗涤、水解、脱色、中和、 离子交换、浓缩、再次离子交换和浓缩、结晶等步骤。但是，上述生 产工艺，在生产过程中酸碱消耗量大，存在较为严重的“三废”排放污 染环境等问题，无法适应目前国家提倡的建立节能减排和环境友好型 社会的目标。

为了解决上述问题，本发明人经过大量研究，提供了一种酸碱用 量少，对环境友好，同时还能降低生产成本的从多聚戊糖酸解液中提 取木糖的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从多聚戊糖酸解液中提取木糖的方 法，该方法具有酸碱用量少，对环境友好，降低生产成本等优点。

为了实现本发明的目的，本发明的从多聚戊糖酸解液中提取木糖 的方法，包括如下步骤：

1)将多聚戊糖酸解液用碳酸钙中和，调pH至3.0～3.5，然后经 预脱色后，再用活性炭脱色；

2)将脱色后的酸解液依次通过强酸型阳离子树脂、弱碱型阴离 子树脂进行离子交换，然后用反渗透膜浓缩；

3)将步骤2)制得的浓缩液通过活性炭柱脱色，再依次通过强 碱型阴离子树脂和强酸型阳离子树脂，最后经热效浓缩后结晶。

其中，步骤1)中所述碳酸钙的加入量按重量体积比为多聚戊糖 酸解液体积的1％～2％(kg/L)，优选使用轻质碳酸钙；所述中和的条 件为在80℃的温度下反应1h。

所述预脱色为在酸解液中按重量体积比加入酸解液体积 0.4％～0.5％(kg/L)的废炭，在80℃的温度下保温0.5h，所述废炭为 使用过的活性炭；预脱色后，酸解液中的硫酸根含量为1500mg/L以 下，钙离子含量为500～600mg/L。

所述脱色是在预脱色后的酸解液中按重量体积比加入酸解液体 积的0.4％～0.5％(kg/L)的粉末活性炭，在50～60℃的温度下保温0.5h； 脱色后，酸解液的透光率大于70％。

步骤2)中通过强酸型阳离子树脂后，酸解液中的铁离子含量在 10mg/L以下；通过弱碱型阴离子树脂后，酸解液中的硫酸根含量在 10～20mg/L。酸解液中的铁离子主要来自玉米芯、玉米芯携带灰分或 腐蚀的设备管道等，若酸解液中铁离子含量过高会损坏有机膜且影响 后续的木糖结晶步骤，因此需要将多聚戊糖酸解液通过强酸型阳离子 树脂进行离子交换，从而去除铁离子。

所述反渗透膜的脱盐率为99.5％，进出口压力为2.5～2.8MPa，浓 缩温度控制在45℃以下；用反渗透膜浓缩后，酸解液体积浓缩至原 体积的1/3以下，固形物含量达到10％以上。

本发明通过反渗透膜对酸解液进行浓缩，能够使酸解液中的部分 醋酸根离子(醋酸根离子主要是由原料中含有的半纤维素在硫酸水解 时乙酰基键断裂产生的)进入到透析液中，从而使酸解液中的醋酸根 离子去除率达到40～60％，解决了传统方法中浓缩酸解液后醋酸根含 量升高，导致后续步骤中强碱型树脂吸附醋酸根时负担增加的缺点； 并且在将酸解液浓缩相同倍数时，反渗透膜比传统方法的成本低。

步骤3)中通过炭柱脱色后的酸解液，透光率大于95％。通过强 碱型阴离子树脂后，酸解液的电导率为50μs/cm以下，醋酸根离子含 量控制在100mg/L以下；通过强酸型阳离子树脂后，酸解液的pH为 5～6。酸解液的电导率越高说明其中离子含量越高，而离子含量过高 会对后续木糖结晶步骤产生不利影响，因此需要将多聚戊糖酸解液再 次通过强碱型阴离子树脂进行离子交换，从而降低其离子含量。