[发明专利]一种棉杆汽爆提取木糖制备糠醛及全质化利用的方法

权利要求书

1.一种棉杆汽爆提取木糖制备糠醛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）预处理：将原料棉杆去叶、根和棉桃壳后再经压裂、去皮、切段，使长度为20-40mm；

2）预蒸：将经步骤1）处理后的棉杆用蒸汽预蒸，控制温度120℃，时间为1h，汽蒸后棉杆作为汽爆原料；

3）汽爆：汽蒸后的棉杆在间歇或连续汽爆器中进行汽爆；

4）将汽爆后物料水洗后进行压榨脱水，得到水洗液和固体纤维素；

5）将步骤4）中得到的水洗液送入分馏塔，在分馏塔的塔顶收集含甲酸、乙酸和糠醛的水溶液；再用电渗析的方法从水溶液中分离甲酸、乙酸和糠醛；塔底得到还原糖混合物；

6）向步骤5）中得到的还原糖混合物中加入酵母使其中葡萄糖发酵成乙醇而除去；发酵液经微滤膜除去酵母菌体，得到含木糖和阿拉伯糖混合液；

7）将步骤6）中得到的含木糖和阿拉伯糖混合液用微滤过滤，透过的含木糖和阿拉伯糖的混合液用反渗透膜浓缩；反渗透膜浓缩后的质量浓度为30wt%；

8）取前述步骤中得到的30wt%的木糖和阿拉伯糖混合液与催化剂和阻聚剂一起连续进入液-液混合机进行混合，再用泵打入预热器，在预热器用蒸汽加热至160-200℃后进入管状反应器；反应物在管式反应器中停留一定时间后进入反应萃取塔继续反应，其中生成的糠醛转溶解在溶剂中，移向塔上部沉降段，经减压后冷却器冷却至40℃，进入碟片离心分离机，将溶剂相中少量水分出，溶剂相进入分馏塔，分馏塔塔顶得到的粗糠醛再通过精馏得到成品糠醛；塔底得到溶剂返回配料使用；进入反应萃取塔的反应液中水相向塔下部移动继续反应，生成的糠醛被塔底加入的溶剂萃取，水相继续向下移动，由塔底出口排出，经减压、热交换后，进入离心萃取器，在此被新加入的溶剂进一步萃取分离后，溶剂相打入塔底溶剂进料口，水相与塔顶离心机分出的水相混合一起进行处理；步骤8）中采用的溶剂为SA1000-1或SA1500，30wt%的木糖和阿拉伯糖的混合液与溶剂重量比为1:1-3；采用的催化剂为醋酸，用量为30wt%的木糖和阿拉伯糖的混合液质量的1-5wt%。

2.如权利要求1所述棉杆汽爆提取木糖制备糠醛的方法，其特征在于：所述汽蒸后的棉杆在间歇或连续汽爆器中进行汽爆的条件为：蒸汽压力1.2-2.0Mpa，温度为160-200℃，维持时间60-300秒。

3.如权利要求1所述棉杆汽爆提取木糖制备糠醛的方法，其特征在于：步骤4）中汽爆后物料在连续洗浆机中用10倍质量的热水水洗，热水的温度为70℃。

4.如权利要求1所述棉杆汽爆提取木糖制备糠醛的方法，其特征在于：将步骤5）中得到的还原糖混合物加水配至浓度为12%-24Wt%，加入尿素和磷酸调节pH 至4.4-5.2，加入酿酒酵母，维持发酵温度30-60℃，发酵48-72h，酿酒酵母的添加量为0.1%。

5.如权利要求1所述棉杆汽爆提取木糖制备糠醛的方法，其特征在于：发酵液用0.1μm的微滤膜滤掉酵母菌体；再用1000Da的超滤膜除掉蛋白类大分子杂质，得到含木糖和阿拉伯糖混合液。

6.如权利要求1所述棉杆汽爆提取木糖制备糠醛的方法，其特征在于：步骤8）中质量浓度为30wt%的含木糖和阿拉伯糖的混合液与催化剂和阻聚剂按重量比1：0.04-0.08：0.001的比例连续进入液-液混合机进行混合；在管式反应器中停留时间为8-15分钟。

7.如权利要求1所述棉杆汽爆提取木糖制备糠醛的方法，其特征在于还包括：向步骤4）得到的固体纤维素投入立式制浆釜中，并向其中加入6%的KOH溶液, 使固体质量g与液体体积mL比为1:6，于140℃提取2h，用螺旋挤浆机挤干并清洗，得到清洗后的纤维用于生产可降解地膜、造纸或溶解浆；螺旋挤浆机挤出的液体，经100D纳滤膜浓缩至20wt%，用于发酵制备腐殖酸肥料。