[发明专利]一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺

说明书

本发明涉及一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，属于木糖制备技术领域。本发明用臭氧处理，通过特定的曝气方式，达到对半纤维素的有限氧化，使其最终不能和半纤维素反应成二氧化碳和水，而只能将半纤维素中的化学键部分破坏，为酸水解创造条件，因此酸水解就可以采用在较低的温度的环境下，实现反应目标产物五碳醛糖产品的生产，提高产率。该工艺使用臭氧和酸水解处理半纤维素，能够缩短酸水解时间，且环保无污染。

技术领域

本发明涉及一种利用半纤维素制备木糖的工艺，更具体地说，本发明涉及一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，属于木糖制备技术领域。

背景技术

木糖是木聚糖的一个组分，木聚糖广泛存在于植物中。木糖也存在于动物肝素、软骨素和糖蛋白中，它是某些糖蛋白中糖链与丝氨酸（或苏氨酸）的连接单位，在自然界迄今还未发现游离状态的木糖。含有半纤维素的溶液能够制成木糖。

国家知识产权局于2012.8.22公开了一件公开号为CN102643935A，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，该发明涉及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。本发明通过半纤维素溶液的制备、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。采用本发明技术方案，可彻底消灭了粘胶生产过程中产生的废碱、废水等污染环境的有害物质，可达到全流程清洁生产的标准，使粘胶生产企业在生产粘胶的同时，也可同时生产木糖，达到环保目的的同时也做到了废物再利用。

国家知识产权局于2010.2.17公开了一件公开号为CN101649570A，名称为“一种麦草纤维素的低污染制备工艺”的发明，该发明将麦草置于乙醇水溶液中，高温下溶解麦草中的大部分木素和半纤维素，然后再将其分散在水中，加入 MgSO₄，并通入氧气在加热条件下进一步脱除木素和部分半纤维素后过滤并对纤维素粗品进行洗涤，再通入臭氧脱除残余木素和半纤维素得到纤维素产品；最后，过滤并洗涤纤维素产品，加碱调节pH值为8～12，并加入 H₂O₂，加热处理，再过滤、洗涤即得到精制后纯净的纤维素产品。本发明采用低污染乙醇法分解麦草原料，采用氧气、臭氧、H₂O₂等无污染化学试剂进行后续处理的工艺对麦草中的纤维素进行分离和精制，既缓解了木材、棉花等常用纤维素资源的紧缺问题，又充分利用了农业废弃物小麦秸秆资源。

现有技术半纤维素溶液酸水解时间长，木糖损失大，木糖得率低。用臭氧处理的效果不好，不能与液体产生有效反应。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中酸水解半纤维素制备木糖中酸水解时间长，木糖损失大，木糖得率低的问题，提供一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺。该工艺使用臭氧和酸水解处理半纤维素，能够缩短酸水解时间，木糖得率提高，且环保无污染。

为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：

一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：

A、将含有半纤维素的半纤维素溶液加入到多根垂直设置的填料管，每根所述填料管的顶部都设置有尾气收集管，所述尾气收集管的上方设置有原料液入口管，所述原料液入口管通过管道与每根所述填料管的上部连通；所述半纤维素溶液通过原料液入口管流入所述填料管中；

B、所述填料管的底部的下方设置有臭氧入口管，所述臭氧入口管上设置有多个与所述填料管相对应的臭氧喷嘴，臭氧从所述臭氧入口管进入，然后喷入所述填料管中，对半纤维素溶液进行处理，经过处理后半纤维素溶液汇聚到原料液收集釜中；

C、所述原料液收集釜中经过臭氧处理的半纤维素溶液进入水解反应箱中，向所述水解反应箱中加入酸，利用蒸汽加热，进行酸水解反应，反应后得到木糖及混合物；