[发明专利]一种木糖醇发酵液的精制处理系统及其方法

说明书

本发明涉及一种木糖醇发酵液的精制处理系统，包括通过管道连通的发酵罐、发酵后罐、陶瓷膜过滤器、纳滤膜过滤器、活性炭过滤器、离子交换柱、蒸发罐、结晶罐、离心机以及干燥器，发酵后罐用于储存发酵罐得到的发酵液并静置得到上清发酵液，陶瓷膜过滤器、纳滤膜过滤器、活性炭过滤器和离子交换柱用于对上清发酵液除杂后得到木糖醇离交液，蒸发罐和结晶罐用于对木糖醇离交液进行蒸发结晶处理得到木糖醇糖膏，离心机用于将木糖醇糖膏进行分离得到晶体木糖醇，干燥器用于对晶体木糖醇进行干燥得到木糖醇晶体。本发明还公开使用该系统的方法。本发明明显降低活性炭使用量，还可提高料液的pH，显著降低电导率，减少后续离交过程负荷。

技术领域

本发明属于木糖醇制备技术领域，特别涉及一种木糖醇发酵液的精制处理系统及其方法。

背景技术

木糖醇是一种五碳糖醇，目前工业化生产多以木糖化学加氢制得，生物法转化虽然反应条件温和，但目前仍存在一些技术瓶颈。目前生物法制备木糖醇，一般是采用玉米芯、秸秆等生物质资源为原料，经酸水解后得到半纤维素水解液。由于酸解后，水解液中的木糖浓度较低，不能直接作为生物发酵的原料，因此必须要对原料水解液进行浓缩，常采用的工艺为蒸发浓缩。在这一过程中，原料中的糖、蛋白类及其他物质可能会发生美拉德反应导致原料液的颜色加深。以该工艺制备出的原料进行发酵，也导致最后发酵液的颜色很深，对后续发酵液的精制过程有很大的阻碍。公开号CN108949839A的专利介绍了一种高纯度木糖醇及其制备方法，发酵液经过除菌、脱色、离交、浓缩、结晶干燥最后得到木糖醇晶体产品，然而其脱色工艺采用活性炭脱色，添加量为20%，是化学法添加量近100倍，工业化生产成本过高，同时产生大量废炭。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种木糖醇发酵液的精制处理系统及其方法，在保证脱色透光的条件下，可明显降低活性炭使用量，还可提高料液的pH，显著降低电导率，减少后续离交过程负荷。

本发明是这样实现的，提供一种木糖醇发酵液的精制处理系统，所述系统包括依次通过管道连通的发酵罐、发酵后罐、陶瓷膜过滤器、纳滤膜过滤器、活性炭过滤器、离子交换柱、蒸发罐、结晶罐、离心机以及干燥器，发酵后罐用于储存发酵罐得到的木糖醇发酵液并静置分层处理分别得到沉淀物和上清发酵液，陶瓷膜过滤器、纳滤膜过滤器、活性炭过滤器和离子交换柱依次用于对上清发酵液进行过滤除杂后得到木糖醇离交液，蒸发罐和结晶罐用于对木糖醇离交液进行蒸发结晶处理得到木糖醇糖膏，离心机用于将木糖醇糖膏进行分离分别得到晶体木糖醇和母液，干燥器用于对晶体木糖醇进行干燥得到精制后的木糖醇晶体产品。

进一步地，所述离子交换柱包括阴离子交换柱和阳离子交换柱。

本发明是这样实现的，提供一种木糖醇发酵液的精制处理方法，其使用了如前所述木糖醇发酵液的精制处理系统，所述方法包括如下步骤：

步骤一、以玉米芯为原料，经过除杂、漂洗、酸解处理后得到发酵原料液，将发酵原料液浓缩至木糖浓度500g/L后，采用基因工程菌进行发酵得到木糖醇发酵液；木糖醇发酵液经过静置处理后分别得到沉淀物和上清发酵液。

步骤二、上清发酵液经陶瓷膜过滤处理得到不含菌体及大颗粒杂质的陶瓷膜出料液，该步骤工艺参数为进料温度36℃~48℃、过滤压力0.2MPa~0.4MPa。

步骤三、将陶瓷膜出料液输送至纳滤过滤器中进行纳滤膜过滤处理，以截留分子量400Da的杂质分子，得到透光在20%~40%的纳滤液，纳滤处理的进料温度36℃~48℃，过滤压力2.5MPa~3.3MPa。

步骤四、将得到的纳滤液采用活性炭进行活性炭过滤处理，然后依次经过阳离子交换柱、阴离子交换柱进行离子交换处理，得到木糖醇离交液，活性炭使用量在0.5%~1.0%，离交液电导率20μs/cm。

步骤五、将木糖醇离交液蒸发浓缩处理至折光78%~82%，然后降温结晶处理得到木糖醇糖膏，将糖膏离心处理后得到晶体木糖醇和母液，晶体木糖醇干燥处理后的得到精制后的木糖醇晶体产品。