[发明专利]一种清洁高效的制备木糖与L-阿拉伯糖的生产工艺

摘要

一种清洁高效的制备木糖与L-阿拉伯糖的生产工艺属于农林废弃物应用领域。本发明包括以下步骤：对原料进行前处理和预处理，采取高温蒸煮方式对原料进行水解，经中和处理后离心分离固渣，得到木糖或低聚木糖水解液；低聚木糖液加入粗酶液水解得到木糖液；利用安琪酵母处理水解液，并采用活性炭和树脂进行纯化处理；纯化后的水解液采用MVR机械再压缩浓缩处理；浓缩液经梯度程序降温方式结晶获得木糖产品和木糖母液；木糖母液经过模拟移动床或者色谱分离技术进行分离，获得木糖相和L-阿拉伯糖相；木糖相返回至木糖液一同浓缩结晶，木糖母液回复利用；L-阿拉伯糖相经MVR浓缩处理后以梯度程序降温方式结晶获得L-阿拉伯糖产品，L-阿拉伯糖母液回复利用。

主权项

一种清洁高效的制备木糖与L 阿拉伯糖的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)农林废弃物原料进行前处理和浸泡预处理；所述的农林废弃物原料包括：玉米芯、玉米秸秆、稻草秸秆、高梁秸秆、棉籽壳或甘蔗渣；前处理工艺包括：原材料的粉碎、除尘、水洗三道工序；所述的浸泡预处理原材料所使用的浸泡液为稀硫酸、稀盐酸或者稀草酸，稀硫酸、稀盐酸或者稀草酸的质量分数为0.1 0.5％，浸泡液与原料的质量分数比为4 8∶1，浸泡的温度为30 100℃，浸泡的时间为6 24h；浸泡预处理结束后，固液分离得到预处理后的原料，分离出的预处理后的原料通过水洗的方式调节pH值至4.5 6.0，浸泡液回复利用；(2)经过(1)处理后的农林废弃物原料采取高温蒸煮的方法水解半纤维素获得高温蒸煮木糖液或者高温蒸煮低聚木糖液，具体如下；将预处理后的农林废弃物加入至反应装置中，添加5 20倍于固料干重的水；初始pH为5.0 6.0；145℃ 155℃的条件下蒸煮0.5 2h；搅拌转速为80 150rpm；工作压力为0.5 1.0MPa，获得低聚木糖蒸煮液；或者将预处理后的玉米芯或棉籽壳等农林废弃物原料加入至反应装置中，添加5 20倍于固料干重的水；在初始pH为4.5 6.0；160 180℃的条件下高温蒸煮1 3h；搅拌转速为80 150rpm；工作压力为0.6 1.2MPa，获得木糖蒸煮液；(3)利用石灰乳对上述高温蒸煮低聚木糖液进行过中和处理至pH在8.0 9.0，之后再用磷酸或盐酸回调pH至6.0，板框过滤得上清液；采用黑曲霉所产的粗酶液对(3)处理后的低聚木糖蒸煮液进行酶解得到木糖酶解液，具体如下：查氏培养基，115℃灭菌30min，接入黑曲霉，在28 30℃的条件下培养3 4天得到具有孢子状形态的黑曲霉种子液；产酶发酵培养：蔗糖2.4g，MgSO4 0.12g，K2HPO4 0.12g，KH2PO4 0.24g，FeSO4 0.0012g，NaNO3 0.012g，用100ml水溶解，与玉米芯与麸皮的混合物混合均匀，玉米芯与麸皮的混合物共计100g，玉米芯与麸皮质量比为3∶7 7∶3，在115℃的条件下灭菌30min得到发酵培养基；在无菌操作的条件下，在100g发酵培养基中加入具有孢子状形态的黑曲霉种子液10 15ml，添加无菌水30 90ml，采取固态发酵的方式，在30℃的条件下培养3 4天；产酶发酵培养结束后，在28 30℃的条件下，加入250ml水振荡提取固体培养物1 2h，离心收集上清液即为粗酶液；将粗酶液加入到低聚木糖蒸煮液中，酶解条件为温度：40 50℃，pH＝5.0 5.5；100ml蒸煮液中加酶量5 10ml，蒸煮液中的低聚木糖浓度为1.5％，经过酶解1 2天后得到木糖液；或者利用碳酸钙对(2)得到的上述高温蒸煮木糖液进行中和处理调pH至6.0 7.0，并板框过滤得上清液；(4)加入微生物除去木糖液中的包括葡萄糖和半乳糖的杂糖；所选微生物为大肠杆菌、酿酒酵母和安琪酵母的至少一种；发酵所需氮源为酵母膏、酵母粉、玉米浆、玉米浆干粉、大豆饼粉、硫酸铵、尿素中的至少一种；上述木糖液经过浓缩至总糖浓度为100 200g/L后，加入上述氮源充分溶解，得到的氮源浓度为10 20g/L，配制成发酵培养基；在葡萄糖浓度为20 30g/L，酵母膏浓度为5 10g/L的活化培养基中加入大肠杆菌、酿酒酵母的至少一种，使得大肠杆菌、酿酒酵母和安琪酵母的至少一种的初始浓度为1 2g/L，于30℃的摇床中，以200 300rpm的转速活化2 4h，离心15min弃上清液，下部细胞用蒸馏水洗涤后再次离心10min，收集细胞泥；在发酵培养基中添加细胞泥10 20g/L，发酵温度25 35℃，发酵转速200rpm，通气量为1 1.5vv 1min 1，进行发酵，发酵时间为6 12h；(5)发酵后离心，然后活性炭或者吸附树脂，或者两者结合对木糖液进行纯化处理；(6)木糖纯化后进行浓缩处理；得到的木糖液中的木糖含量为700 800g/L；(7)采取梯度程序降温结晶的方式得到木糖产品和木糖结晶母液；(8)将得到的木糖结晶母液经色谱系统分离，得到木糖相和L 阿拉伯糖相；(9)将步骤(8)得到的木糖相返回至步骤(6)与木糖纯化液合并浓缩，采取梯度程序降温的方式进行结晶，得到木糖晶体以及木糖母液，木糖母液与步骤(7)中的木糖母液合并，进入至色谱分离系统分离，重复步骤(8)；将(8)得到的L 阿拉伯糖相经浓缩、结晶得L 阿拉伯糖产品以及L 阿拉伯糖母液，L 阿拉伯糖母液回复利用。