[发明专利]一种清洁生产木糖的工艺

说明书

技术领域

本发明属于功能糖生产技术领域，具体涉及一种清洁生产木糖的制备工艺。

背景技术

木糖产品为白色结晶或结晶性粉末，味甜，甜度相当于蔗糖的70%，没有能量值，不能为人体提供热量，对人体肠道内的双歧杆菌具有较高的增值作用，能改善人体的微生态环境，提高机体免疫力。木糖产品主要用于制取木糖醇，在食品加工、饮料添加、宠物食品制备等方面有广泛的应用，还可作为肉食品、粮食制品的风味改良剂和制备肉类香精、高档酱油色的原料，对改善和提高人们的生活品质具有重要功能和作用。

传统制备木糖产品是以玉米芯、甘蔗渣、毛竹渣、桦树皮等农林业废弃物为原料，经预处理、硫酸水解、轻质碳酸钙中和、粉末活性炭脱色、阳阴阳一次离子交换、一次蒸汽蒸发浓缩、阴阳阴二次离子交换、二次蒸汽蒸发浓缩、单效蒸发、结晶、离心、烘干等工序制备而成。此工艺中由于采用硫酸水解，因此在水解液及排放的废水中含有大量的硫酸根离子，对废水处理的厌氧菌有很大的抑制作用，据试验验证，每含有一摩尔的硫酸根离子，可以抑制十摩尔的厌氧菌活性，导致该废水很难处理。由于采用阴、阳离子交换树脂去除料液中的SO₄^2-、Cl^-等阴离子和Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺等阳离子，精制提纯糖液，该工艺普遍存在酸、碱消耗量大，用水量大，产生的废水量也很大，生产成本高等问题，不利于产业的可持续发展。同时，由于木糖料液存在着浓度低的问题，该料液经多次离交精制后，均降低浓度，要达到最终结晶时的浓度需要消耗大量的蒸汽，由此可见，传统的木糖生产工艺存在着高消耗、高能耗、高污染等三高问题，不符合国家产业政策，存在着较大的产业发展风险，因此，研发一种清洁生产木糖的工艺是形势所趋。

关于玉米芯、甘蔗渣、毛竹渣、桦树皮等农林废弃物水解工艺的研究，有人尝试采用草酸代替硫酸作为水解催化剂对农林废弃物进行水解，此工艺解决了废水难生化处理的问题，但由于草酸比硫酸价格高得多，导致木糖的生产成本很高，企业无法承受。木糖液的精制提纯工艺，有人采用电渗析脱酸脱盐的方法降低料液的电导率，达到精制提纯的目的，但由于木糖液含杂质比较多，成分复杂，对电渗析膜污染严重，导致膜的使用寿命短，效率低，产业化难度很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种清洁生产木糖的工艺，以解决现有技术中污水含有硫酸根离子，不易生化处理，耗水量大，酸、碱消耗高，能耗高，废水排放量大，污染环境严重，成本高，生产周期长等问题。

本发明所述工艺，包括以下步骤：

（1）蒸爆预处理：取农林废弃物放入蒸爆设备中，升温至200-250℃、保温60-150秒后，将物料爆出；

（2）酶解：将经蒸爆预处理后的物料导入酶解罐中，按农林废弃物干物重量的1:5-1:15加入水，调pH值为3.0-5.0，控制体系温度为30-50℃，按农林废弃物干物重量的1-10%加入半纤维素酶，酶解10-50小时；

（3）过滤分离：采用板框过滤机过滤，收集滤液，即得木糖液；

（4）色谱精制分离：采用色谱分离吸附树脂对木糖液进行精制得到干物浓度为3-5%、电导率为200-1000us/cm、透光率为70-90%、木糖纯度为70-85%的木糖精制提纯液；

（5）连续膜浓缩：采用纳滤膜或反渗透膜对木糖精制提纯液进行浓缩，得到木糖膜浓缩液，其干物浓度为10-13%；

（6）蒸汽蒸发浓缩：采用多效蒸汽蒸发器对木糖膜浓缩液进行蒸发浓缩，至干物浓度为80-85%；

（7）结晶、离心、烘干：采用冷却降温结晶的方式，按0.8-1.2℃/h的降温速度进行降温结晶，通过离心机将木糖晶体与母液分离，得到木糖晶体，最后通过蒸汽烘干装置将木糖晶体中的水分去除，得到结晶木糖。

本发明所述农林废弃物为含有纤维素、半纤维素、木质素成分的所有农林废弃物资源。

优选的，所述农林废弃物为玉米芯、甘蔗渣、毛竹渣、玉米秸秆、小麦秆、稻草、芦苇、桦树皮。

本发明所述半纤维素酶主要为木聚糖酶，其作用是将半纤维素分解为戊糖，戊糖的主要成分为木糖。

本发明所述色谱分离吸附树脂包括型号为钠型、钾型、钙型、氢型、铅型色谱分离吸附树脂中的一种。

优选的，所述色谱分离吸附树脂为氢型色谱分离树脂。

进一步的，所述步骤（4）色谱精制分离的分离温度控制在30-40℃。