[发明专利]一种半纤维素粉连续水解制备木糖的方法

说明书

本发明公开了一种半纤维素粉连续水解制备木糖的方法，先是把半纤维素粉和质量分数为0.5‑3％的硫酸水溶液按照质量比例1:5‑8搅拌混合成悬浮液，然后用泵输入增压喷射器进入层流罐，再通过汽液分离器迅速释放压力，二次蒸汽回收用于后续物料的加热，液体进入收集罐，收集罐中的收集液经过脱色过滤，滤液透光率＞60％，固含量＞10％，木糖的纯度＞85％，电导率为5‑8μs/cm；产品质量提升，污水量大幅度减少，汽液分离的余热方便回收，能源消耗降低。本发明中，最终木糖折原料干物的收率为65‑70％；最终木糖折结晶前的收率为75‑85％。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种半纤维素粉连续水解制备木糖的方法。

背景技术

木糖是一种戊糖，天然D-木糖是以多糖的形态存在于植物中。因为它们特别在农产品的废弃部分中(例如玉米的穗轴、棉桃的外皮)含量很多，所以人们对它的利用方法就有很大兴趣。

目前行业内生产木糖的原料是玉米芯、稻壳等农林废弃物。行业内生产木糖的生产工艺是玉米芯先经过酸预处理，然后进行间歇水解获得木糖。

现有的木糖工艺流程：

玉米芯→预处理→水解(间歇)→中和→一次脱色→一次交换→膜浓缩→一次浓缩→二次脱色→二次交换→三次交换→二次浓缩→常压降温结晶→离心→干燥→包装(木糖成品)。其中，所述膜浓缩采用纳滤浓缩膜，一次交换指的是阳离子-阴离子-阳离子交换(即先进行阳离子交换再进行阴离子交换，再进行阳离子交换)，二次交换和三次交换均指的是阳离子-阴离子交换(即先进行阳离子交换再进行阴离子交换)；一次浓缩与二次浓缩均指的是：采用四效降膜蒸发器进行浓缩。间歇水解过程：采用单台水解反应釜，先把玉米芯加入水解釜，然后加入酸水，再封闭通蒸汽升温，待温度升至120℃后，再保温2小时后排出水解液。常压降温结晶：用常压卧式结晶罐降温结晶，木糖收率低。

现有技术中，还存在以下问题：玉米芯中含有杂质多，水解后的料液透光率低(＜1％)，电导率高(＞20000μs/cm)，固含量低(＜9％)，木糖的纯度不高(＜80％)，导致酸碱消耗高，污水排放量大，间歇水解余热不好回收，蒸汽消耗高。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种半纤维素粉连续水解制备木糖的方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种半纤维素粉连续水解制备木糖的方法，包括以下步骤：

(1)半纤维素粉与酸水的质量比例为1:5-8，然后升温至80-90℃，搅拌混合均匀，形成半纤维素粉的悬浮液；所述酸水指的是质量分数为0.5-3％的硫酸水溶液；

(2)把半纤维素粉的悬浮液输送至喷射器，对物料进行蒸汽加热，喷射器的蒸汽压在0.1-0.2MPa，保持物料温度在100-120℃，然后把物料输送至层流罐；保证物料在层流罐内停留100min-120min，最后进入气液分离器；将气液分离器闪蒸的二次蒸汽进行余热回收；

(3)汽液分离后的液体进入收集罐；

(4)步骤(3)收集后的物料先经过活性炭脱色，透光率控制到60％以上；

(5)步骤(4)脱色后的物料经过阳离子交换柱，控制钙、镁含量为0；

(6)过阳离子交换柱后的料液经过超滤，控制透光率＞70％；电渗析过程中，进料流量为8-10m³/h，进水流量为10-20m³/h；

(7)步骤(6)超滤后的物料再经过电渗析，出料控制电导率＜2000μs/cm；

(8)电渗析后的料液经过纳滤膜浓缩，出料折光率＞18％；

(9)将步骤(2)中回收的余热，用于步骤(8)得到物料的浓缩，出料折光率＞30％；