[发明专利]以粘胶纤维压榨碱液为原料制备木糖醇的电渗析工艺

说明书

技术领域

本发明涉及木糖醇制备领域，具体涉及以粘胶纤维压榨液为原料生产木糖醇的膜浓缩工艺。

背景技术

木糖醇的甜度相当于蔗糖,热量相当于葡萄糖，木糖醇能调整糖代谢的异常，是糖尿病人的营养剂和治疗剂。木糖醇有较强的抗酮体作用，可用以抢救酮体病人。木糖醇能减慢血浆中产生脂肪酸的速度，但不会使血糖上升，也是肝炎病人的保肝药物。木糖醇热稳定性好，和氨基酸一起加热不产生化学反应，可以和氨基酸配制各种制剂，作为营养药物。木糖醇作为食品还具有特殊的防龋功能。但木糖醇是价格贵的多元醇之一，生产成本过高是推广其应用的主要障碍。每年农林业生产都会产生大量含半纤维素(约20%~40%)的废料。利用半纤维素水解得到的木糖转化生产木糖醇，不仅具有良好的经济效益，还有重要的环保意义。

在以化学浆（木浆、棉浆、草浆、芦苇浆等植物纤维素）为原料的粘胶纤维生产过程中，采用碱液对纤维素进行处理（浸渍、压榨）是制造粘胶纤维的第一步。半纤维素浓度高，对粘胶纤维生产工艺和成品质量产生极其不利的影响，因此必须在浸渍工艺中用碱液将半纤维素溶出，才能获得高强度的纤维素，所以在上述过程中会产生大量的富含半纤维素的高浓度碱压榨液。

碱压榨液中的主要成分为氢氧化钠和半纤维素。现有的压榨碱液的处理方法多采用纳滤技术将半纤维素从中分离出来，得到较为纯净的碱液。经过净化的碱液可以直接回用到工艺中，但是纳滤膜仅能将部分碱实现回用，其截留液中的半纤维素经过浓缩后得到的浓缩液中依然含有大量的碱。目前该部分料液作为废碱用于中和工艺，半纤维素进入废水处理，或者采用灼烧回收氢氧化钠，半纤维素被燃烧。从以上现有工艺可知，半纤维素并没有得到充分利用。

201210104647.X，名称为“一种利用粘胶纤维生产过程中压榨废碱液制备木糖的方法”的发明专利。通过膜过滤制备半纤维素溶液、半纤维素的提取、半纤维素的水解、中和脱酸、预浓缩、脱色、离子交换以及常规浓缩、结晶、分离、干燥工序得到木糖成品。该专利采用工业乙醇提取半纤维素，成本高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了以粘胶纤维压榨碱液为原料制备木糖醇的电渗析工艺。得到的木糖醇盐分低，纯度高，工艺运行效率高，适应于大规模生产。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

以粘胶纤维压榨碱液为原料制备木糖醇的电渗析工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：

A、膜浓缩

粘胶纤维生产的压榨液先经预过滤除去大颗粒杂质，透过液经纳滤膜循环浓缩2-4次，将最后一次的浓缩液送入电渗析膜堆，回收阳极室的碱液，即为压榨液的浓缩液；所述的纳滤膜循环浓缩2-4次，在每次过滤前，料液都经加水稀释后进入纳滤膜。

B、提取半纤

将压榨碱液的浓缩液加酸中和，得到半纤液体。

C、水解

在半纤液体中加入稀硫酸，发生水解反应；

D、纯化

水解液经陶瓷膜过滤，透过液进入纳滤膜脱盐，浓缩液经活性炭脱色，得到木糖的纯化液；

E、氢化

木糖的纯化液中通入氢气，在镍的催化作用上发生氢化反应，得到木糖醇。

本发明所述的A步骤，纳滤膜的截留分子量为200-400，使碱从透过液分离出去，逐步减低碱浓，提升半纤浓度。

本发明所述的A步骤，每次纳滤膜过滤前，加水稀释的量为原料液体积的1倍，过滤得到的浓缩液体积与原料液体积相同。保证过滤效率的同时，对纳滤膜的损伤小。

优选地，所述的透过液含碱200-300g/l，含半纤40-80 g/l，经纳滤膜循环浓缩后，得到浓缩液含碱12-75g/l，含半纤40-80g/l；所述阳极室的碱液中含碱2-4g/l，含半纤40-80 g/l。减低碱浓的前提下，保证膜的过滤效率；同时将碱浓降至最低，保证了半纤的纯度。

本发明所述的预过滤是指，压榨碱液依次经过转鼓过滤、板框过滤和微孔过滤除去大颗粒杂质。预过滤是使压榨碱液不含5微米以上的固体杂质，保护后面的膜不被固体杂质损伤。

本发明所述的A步骤，纳滤膜过滤的温度为40-60℃，电渗析的温度为15-45℃，过滤温度高，液体粘度较低，有利于过滤效率提高。

本发明所述的A步骤，纳滤膜的过膜压差为3-4bar，电渗析的过膜压差为0.3-0.8bar。针对粘胶压榨碱液粘度较高的特点，采用较高的压差进行过滤，可以保证碱液中的半纤浓度达到工艺要求。