[发明专利]造纸红液糖组分利用方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，特别涉及造纸红液中糖类资源利用方法，即将红液中的木质素磺酸盐组分和糖组分通过膜系统分离后，经脱色、除杂、浓缩等工艺制备高纯度糖液用于发酵、化工、食品等领域。

背景技术

造纸工业亚硫酸盐制浆的废液称为红液，是造纸工业的主要废水来源。红液中含有大量木质素磺酸盐、糖以及其他有机物和无机物，具有很高的BOD、COD和色度，若直接排放则不仅污染环境，同时造成大量可利用资源的浪费。因此，红液的处理与综合利用是解决亚硫酸盐制浆厂环境污染的一个重要问题。

红液的主要成分，除含有部分可提取利用的木质素磺酸盐外，还含有约3％的糖，主要为葡萄糖、木糖、甘露糖、纤维二糖、半乳糖等糖类，尤其是甘露糖一般占总糖含量的30％以上，因而红液中糖组分的高效利用对红液资源的综合利用具有重要意义。目前造纸红液的利用流程一般为：红液——己糖(戊糖)发酵制备酒精——戊糖利用(生产酵母)——木素利用，生产木素磺酸盐。然而红液中存在的大量木质素磺酸盐、糠醛等对糖的直接发酵存在抑制作用，多数菌种不能正常生长，只能低效发酵某些对木质素耐受性较高的酵母菌，发酵产量、效率较低。专利CN 101274947A发明了一种将红液过滤去除大分子固形物，然后利用膜分离系统去除无机盐、羧酸盐、低分子糖类和低分子木质素磺酸盐，进而浓缩干燥制备木质素干粉的方法。该方法部分实现了红液的综合利用，生产效率较高，然而该方法在红液中木质素磺酸盐和糖组分已经实现较好分离的基础上并未对糖组分进行充分利用，浪费了大量的糖资源，同时仍然对环境产生较大污染。

本发明基于造纸红液中主要成分为木质素磺酸盐和糖的特点，提出通过超滤、纳滤膜组合设备脱除经预处理的造纸红液中不同分子量木质素磺酸盐，利用离子交换树脂、活性炭吸附等脱除无机离子等物质。提纯后，溶质中糖组分含量占90％以上，可以用于发酵制备乙醇、丁醇、沼气等生物能源，或氢化氢解制备乙二醇、丙二醇等多元醇，或利用模拟移动床色谱浓缩、精制各种糖组分进而制备功能糖。

发明内容

本发明的目的是基于造纸红液组分特征和目前造纸红液中糖类资源低值、低效利用提出的一种新型、高效、高附加值的造纸红液糖分高值、高效利用方法。

本发明的技术方案：

本发明所提出的造纸红液中糖组分高值、高效利用方法，包括以下工艺步骤：

(一)造纸红液预处理：包括红液的中和、中和液的澄清、袋式过滤器去除红液中的大分子固形物和胶体等物质；

(二)杂质的去除：采用超滤、纳滤膜系统脱除造纸红液中不同分子量木质素磺酸盐，利用活性炭对红液脱色，利用离子交换树脂去除红液中的阴阳离子，最终得到透光度90％，溶质中糖含量90％，电导率为200μS/m的糖溶液；

(三)糖溶液的利用：主要成分为甘露糖、半乳糖、葡萄糖等的糖液，或发酵制备丙酮丁醇、乙醇、沼气、生物农药等；或通过氢化氢解制备乙二醇、丙二醇等多元醇；或利用模拟移动床色谱分级浓缩、精制各种糖组分进而制备甘露糖、木糖等功能糖。

下面通过具体实施例，对本发明做进一步描述：

具体实施方式

实施例1

碳酸钙调节造纸红液pH至4.8～5.5，澄清弃去下层沉淀，用截留尺寸为1μm袋式过滤器进行过滤，所得滤液过截留分子量为200的纳滤膜，透析液用5‰的活性炭脱色，脱色后糖液通过离子交换树脂去除阴阳离子，将得到的糖液浓缩，作为乙醇发酵碳源制备乙醇。

实施例2

碳酸钙调节造纸红液pH为4.0～5.0，澄清弃去下层沉淀，用截留尺寸为100μm的袋式过滤器进行过滤，滤液通过截留分子量为1000的超滤膜，所透析液用1％的活性炭吸附杂质、脱色，然后糖液通过电渗析去除阴阳离子，将得到的糖液浓缩进行氢化氢解，制备乙二醇与丙二醇等多元醇。

实施例3

碳酸钙调节造纸红液pH为4.8～5.5，澄清弃去下层沉淀，截留尺寸为100μm的袋式过滤器进行过滤，所得滤液过截留分子量为200的纳滤膜，透析清液用5‰的活性炭脱色，脱色后糖液通过离子交换树脂去除阴阳离子，将得到的糖液浓缩，进入模拟移动床色谱将糖液中糖组分分别分离、浓缩、结晶制得功能糖甘露糖及杂糖混合液。