專利名稱：玉米秸稈為原料生產木糖和阿拉伯糖的方法
技術領域：
本發明涉及一種玉米秸桿為原料生產木糖和阿拉伯糖的方法。
背景技術：
玉米秸桿生產木糖結晶糖膏中，木糖含量占659^75%，阿拉伯糖占15 20%，在提取木糖的過程中，阿拉伯糖嚴重的影響木糖的純度和結晶收率。只有降低阿拉伯糖的含量，才能降低玉米秸桿生產木糖的成本，才能實現玉米秸桿生物質代替玉米芯生產木糖，可以大幅度降低木糖的生產成本，可以使木糖醇進入千家萬戶，提高普通老百姓的生活質量，目前在玉米芯生產木糖生產中，對木糖和阿拉伯糖的分離，只是對木糖母液，小試和中試分離純度偏低，所以沒有應用大生產中。色譜作為一種快速方便的混合物分析法，由于它的精確、快速、方便，可用于石油和化學工業生產中的質量控制，已獲得廣泛應用，但是作為混合物的工業分離方法目前應用得還不多。其實色譜最初就是作為一種分離手段出現的，稍后才用于分析。但是以前制備規模的色譜，一般也只有幾克，真正大規模工業應用也只是近一二十年的事。原因之一是一般技術填充的色譜柱分離效果隨柱直徑的增加而急劇下降；其次是在有限濃度下，沒有有效的色譜理論可指導過程的放大設計。此外，色譜操作為間歇式，是一間斷穩態過程，而不像可與其競爭的化工單元操作如精餾、吸收、萃取等是連續穩態過程。大規模的色譜過程， 操作和設備都比較復雜，在色譜放大上也存在一定的困難。這些原因妨礙了色譜技術在工業規模分離中應用的發展速度，在過去很長的一段時間，用于工業化生產的大型色譜發展緩慢。近十年來由于化學工程師和色譜專家的共同努力(前者解決放大效應，后者研究色譜理論)，使色譜作為一種工業分離提純過程進入較成熟的應用研究階段。隨著放大技術的發展，使大型色譜也能做到像小型色譜一樣有效。工業制備色譜盡管有極大的分離能力，但是它也不是萬能的。對于目標產物濃度很低、干涉物很多的、特別復雜的體系，如生物技術產品的分離與純化，通常仍需與其他常規分離技術配合進行原料的前期處理或初步分離，而把工業制備色譜技術用作成品的最終純化步驟。此外，工業制備色譜還是一種高投入的分離技術，至今為止，主要使用在分離與純化高附加值且純度要求高的產品，因而在生物技術和制藥業中發展尤為迅速。遺憾的是， 大規模工業制備色譜在我國的使用至今尚未真正開始，仍有侍于進一步開發和研究。
發明內容
本發明的目的是提供一種玉米秸桿為原料生產木糖和阿拉伯糖的方法，可以把玉米秸桿水解液中木糖的純度由70%提高到85%，使木糖母液第二次結晶，使木糖的結晶收率由 50%上升到70%。同時阿拉伯糖的純度由15%上升到75%，達到結晶分離的條件，阿拉伯糖的收率達到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高純度阿拉伯糖。上述的目的通過以下的技術方案實現
玉米秸桿為原料生產木糖和阿拉伯糖的方法，該方法包括如下步驟
(I)鍋內預處理將玉米秸桿剪切到3-4厘米的段，按每鍋2噸玉米秸桿的加料量上料進行鍋內預處理，每鍋加0. 07-0. 08% (質量百分濃度)的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8噸，溫度110-120°C，壓力0. 05-0. IMPa，處理時間I小時，預處理后將液體排放；
(2)水解鍋內預處理后的產物加水解液，水解液配置洗水6-6.5噸，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸濃度I. 6-1. 7% (質量百分濃度)，水解溫度110-120°C，壓力0. 15-0. 16MPa，升溫 I小時水解時間2小時，水解后進行水洗渣水分離；
(3)中和將水解后分離出的液體加波美度14-16度的碳酸鈣溶液，溫度80°C，攪拌30 分鐘，調節pH值2. 5-3.0 ；
(4)脫色，在中和后的產物中加入活性炭脫色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；
(5)—次交換用混合離子交換柱進行離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡70%、折光彡5. 0%、無機鹽0. 05%以下、灰分0. 1%以下。(6) 一次蒸發溫度為80°C —85 °C,蒸發濃縮至質量百分濃度為25%，透光 彡 20% ；
(7)進行第二、三、四次離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡96%，pH4. 3-5. 5 ;無機酸0. 01以下。(8) 二次蒸發蒸發濃縮至60%，控制溫度70 — 80°C，透光> 60%，
(9)用色譜分離設備進行色譜分離，切換時間5760s，交換時間3360s，分離后木糖純度大于85%，阿拉伯糖純度大于65%，然后對阿拉伯糖進行二次
分離使其純度大于80% ；
(10)終濃蒸發蒸發濃縮至85%——86%，透光>50%
(11)結晶糖膏折光8586%，降溫速度1°C/h，結晶周期4555 h，攪拌轉速1 轉/分，分離溫度35-45°C，最后進行離心烘干。有益效果
I.本發明可以把玉米秸桿生產木糖的木糖糖膏中木糖的純度由70%提高到85%，使木糖母液第二次結晶，使木糖膏的結晶回收率由50%上升到70%。同時阿拉伯糖的純度由15% 上升到75%，達到結晶分離的條件，阿拉伯糖的回收率達到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高純度阿拉伯糖。本發明實現利用玉米秸桿生產木糖、阿拉伯糖，木糖渣聯產造紙。傳統木糖生產原料利用玉米芯。本發明利用玉米秸桿生產木糖，不僅拓寬木糖生產原料，而且實現聯產造紙是玉米秸桿得到充分利用。本發明可以把玉米秸桿生產木糖的木糖糖膏中木糖的純度由 70%提高到85%，使木糖母液第二次結晶，使木糖膏的結晶回收率由50%上升到70%。同時阿拉伯糖的純度由15%上升到75%，達到結晶分離的條件，阿拉伯糖的回收率達到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高純度阿拉伯糖。
圖I為本發明的工藝流程具體實施例方式
實施例I:
玉米秸桿為原料生產木糖和阿拉伯糖的方法，其特征是該方法包括如下步驟
(I)鍋內預處理將玉米秸桿剪切到3-4厘米的段，按每鍋2噸玉米秸桿的加料量上料進行鍋內預處理，每鍋加0. 07-0. 08% (質量百分濃度)的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8噸，溫度110-120°C，壓力0. 05-0. IMPa，處理時間I小時，預處理后將液體排放；(2)水解鍋內預處理后的產物加水解液，水解液配置洗水6-6.5噸，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸濃度I. 6-1. 7% (質量百分濃度)，水解溫度110-120°C，壓力0. 15-0. 16MPa，升溫 I小時水解時間2小時，水解后進行水洗渣水分離；
(3)中和將水解后分離出的液體加波美度14-16度的碳酸鈣溶液，溫度80°C，攪拌30 分鐘，調節pH值2. 5-3.0 ；
(4)脫色，在中和后的產物中加入活性炭脫色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；
(5)—次交換用混合離子交換柱進行離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡70%、折光彡5. 0%、無機鹽0. 05%以下、灰分0. 1%以下；
(6)一次蒸發溫度為80°C —85°C，蒸發濃縮至質量百分濃度為25%，透光20% ；
(7)進行第二、三、四次離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡96%，pH4. 3-5. 5 ;無機酸0. 01以下;
(8)二次蒸發蒸發濃縮至60%，控制溫度70 — 80°C，透光> 60% ；
(9)用色譜分離設備進行色譜分離，切換時間5760s，交換時間3360s，分離后木糖純度大于85%，阿拉伯糖純度大于65%，然后對阿拉伯糖進行二次分離使其純度大于80% ；
(10)終濃蒸發蒸發濃縮至85%——86%，透光>50%
(11)結晶糖膏折光8586%，降溫速度1°C/h，結晶周期4555 h，攪拌轉速1 轉/分，分離溫度35-45°C，最后進行離心烘干。
權利要求
1.一種玉米秸桿為原料生產木糖和阿拉伯糖的方法，其特征是該方法包括如下步驟(1)鍋內預處理將玉米秸桿剪切到3-4厘米的段，按每鍋2噸玉米秸桿的加料量上料進行鍋內預處理，每鍋按質量百分濃度加O. 07-0. 08%的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8噸，溫度110-120°C，壓力O. 05-0. IMPa，處理時間I小時，預處理后將液體排放；(2)水解鍋內預處理后的產物加水解液，水解液配置洗水6-6.5噸，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸按質量百分濃度的I. 6-1. 7%，水解溫度110-120°C，壓力O. 15-0. 16MPa，升溫I 小時水解時間2小時，水解后進行水洗渣水分離；(3)中和將水解后分離出的液體加波美度14-16度的碳酸鈣溶液，溫度80°C，攪拌30 分鐘，調節pH值2. 5-3.0 ；(4)脫色，在中和后的產物中加入活性炭脫色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；(5)一次交換用混合離子交換柱進行離子交換；加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡70%、折光彡5. 0%、無機鹽O. 05%以下、灰分O. 1%以下；(6)一次蒸發溫度為80°C —85°C，蒸發濃縮至質量百分濃度為25%，透光·》20% ；(7)進行第二、三、四次離子交換，加入鹽酸、燒堿使樹脂再生，在此過程中保證交換液的透光彡96%，ρΗ4· 3-5. 5 ;無機酸O. 01以下;(8)二次蒸發蒸發濃縮至60%，控制溫度70 — 80°C，透光> 60%，(9)用色譜分離設備進行色譜分離，切換時間5760s，交換時間3360s，分離后木糖純度大于85%，阿拉伯糖純度大于65%，然后對阿拉伯糖進行二次分離使其純度大于80% ；(10)終濃蒸發蒸發濃縮至85%——86%，透光>50%(11)結晶糖膏折光8586%，降溫速度1°C/h，結晶周期4555 h，攪拌轉速1 轉/分，分離溫度35-45°C，最后進行離心烘干。
全文摘要
本發明涉及一種玉米秸稈為原料生產木糖和阿拉伯糖的方法。玉米秸稈水解液中的還原糖中，木糖含量占65%~75%，阿拉伯糖占15~20%，在提取木糖的過程中，阿拉伯糖嚴重的影響木糖的純度和結晶收率。本發明的方法包括如下步驟(1)鍋內預處理；(2)水解；(3)中和；(4)脫色；(5)一次交換；(6)一次蒸發；(7)進行第二、三、四次離子交換；(8)二次蒸發；(9)用色譜分離設備進行色譜分離，切換時間5760s，交換時間3360s；(10)終濃蒸發，(11)結晶糖膏折光85-86%，降溫速度1℃/h，結晶周期45-55h，攪拌轉速1轉/分，分離溫度35-45℃，最后進行離心烘干。本發明的方法用于玉米秸稈為原料生產木糖和阿拉伯糖。
文檔編號C07H1/00GK102584907SQ20121000613
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者馮金寶, 劉學增, 劉學錄, 王術貴, 肖敬成, 鄧淑琴 申請人:黑龍江浩源生物科技有限公司