本發明涉及l-阿拉伯糖生產,特別是涉及一種l-阿拉伯糖和木糖制備工藝。
背景技術:
1、木糖生產過程中,會產生大量的木糖母液,常規木糖母液處理工藝是用色譜提取木糖,提取木糖后剩余的低品質木糖母液中存在大量的膠體、陰陽離子,如果用常規離子交換凈化會堵塞離子交換柱,且木糖因多次回套提取,木糖醇、l-阿拉伯糖、果糖、低聚木糖、二聚糖、三聚糖已經很難分離開,利用價值較低,在常規處理方法中,只能作為液體副產品外賣或當作動物飼料處理,利用價值較低。然而,低品質的木糖母液內還含有木糖、l-阿拉伯糖,一般木糖純度在30%左右,l-阿拉伯糖純度在25%左右,若直接將木糖母液當作副產品售賣產生的經濟價值較低且難以得到合理有效利用。
2、l-阿拉伯糖具有獨特的生理功能,經過多年研究發現,其對蔗糖的新陳代謝轉化有顯著的阻斷作用,在減肥、控制糖尿病方面具有良好的應用前景;其還能促進體內雙歧桿菌的生長和繁殖,對防治便秘具有很好的效果;同時還具有梳理人體骨骼肌的作用,緩解人體疲勞的作用;而且其不易被口腔內的細菌分解,能夠抑制口腔細菌,預防齲齒等等;可見相比于將低品質木糖母液當作副產品售賣而言,從低品木糖母液中提取l-阿拉伯糖明顯有著更好的應用前景,更有利于經濟效益最大化。
3、然而由于木糖母液中存在的幾種單糖,包括d-木糖、l-l-阿拉伯糖、d-葡萄糖、d-半乳糖,這些單糖性質極為相似,分離難度較大,目前常用的方法是采用色譜法分離。然而目前常用的色譜方法都存在相應的弊端,其中離子色譜法的堿性流動相易使糖類分解或異構化;氣相色譜法需要一些復雜的衍生化操作且副產物較多;高效液相色譜法直接測定單糖常用的示差折光檢測器靈敏度較低,且無法進行梯度洗脫,定量誤差較大;全程使用色譜不僅操作繁瑣,耗時長,設備成本高,而且得到的產品純度也受影響,同時對于工業生產而言需要使用大量的試劑,試劑成本較高,不利于工業化生產使用,因此提供一種更適用于工業生產的工藝使木糖母液利用更大化是目前亟需解決的問題。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,用于解決現有使用色譜方法操作繁瑣、耗時長,不利于工業化生產的問題。
2、為解決上述技術問題,本發明提供一種l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,包括以下步驟:
3、s1、木糖母液預處理:取木糖母液,將木糖母液折光調配至45-65%,向其中加入3-5‰碳爆劑(氫氧化鈣:碳酸鈣為1:1),然后通入二氧化碳對木糖母液進行碳爆,使木糖粘度降低;然后加入3-5‰的活性炭對木糖母液進行脫色、過濾得到濾清液;其中氫氧化鈣和活性炭的添加量均以母液質量計;
4、s2、凈化:將濾清液進行凈化,得到電導小于10-100μs/cm凈化液;
5、s3、蒸發濃縮:將凈化液進行蒸發濃縮得到折光40-60%的凈化液;
6、s4、分離:將折光40-60%的凈化液進色譜,進行三組分分離,分離得到ad液、bd液和cd液;
7、從ad液收l-阿拉伯糖,得到折光15-17、純度65-75%的l-阿拉伯糖液;
8、將bd液進行濃縮,濃縮后利用色譜提取木糖,得到木糖成品;
9、s5、純化:向s4制得的l-阿拉伯糖液中添加3-5‰活性炭脫色,脫色后經阿瑪過濾機過濾、蒸發得到折光60-75%的l-阿拉伯糖預蒸液,進一步煮糖處理后得到折光80-88%的晶漿液;將晶漿液離心、干燥、篩分后得到成品l-阿拉伯糖。
10、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,步驟s1中對木糖母液進行脫色時將溫度升高至50-70℃。
11、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,步驟s1中使用阿瑪過濾機對脫色后的木糖母液進行過濾。
12、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,步驟s2中將濾清液分別過炭柱、陽離子交換柱、陰離子交換柱和混床交換柱進行凈化。
13、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,所述炭柱為高徑比3-8的顆粒炭柱,炭柱液體停留時間為35-50min。
14、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,所述陽離子交換柱為能夠去除鈣鈉鎂的離子交換柱。
15、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,所述陰離子交換柱為能夠去除銨離子、硫酸根離子的離子交換柱。
16、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,步驟s3中蒸發濃縮可采用三效板式蒸發器和tvr蒸發器聯合進行蒸發濃縮或使用tvr多效蒸發器進行蒸發濃縮。
17、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,在步驟s4中將獲得的ad液再次進入色譜分離,得到cd液和含有足夠純度l-阿拉伯糖的a1d液,從a1d液中收l-阿拉伯糖。
18、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,步驟s5中將l-阿拉伯糖晶漿液用離心機在轉速1200-2200r/min條件下離心5min后,再用振動流化床干燥機干燥,搖擺篩篩分得到成品l-阿拉伯糖。
19、上述的l-阿拉伯糖和木糖制備工藝,步驟s4中將bd液進行濃縮,保證折光在30%-50%;濃縮后利用二組分色譜提取木糖,分別得到木糖色譜液和木糖前組分;將木糖色譜液進行二次濃縮,出料折光控制在65%-88%,溫度60℃-75℃;蒸發濃縮后的木糖液進入結晶罐降溫結晶以獲取糖膏,按每小時0.2℃-3℃降溫,終點溫度控制在15℃-45℃;將結晶好的糖膏進行離心,得到結晶木糖,即為木糖成品。
20、有益效果:
21、1、本發明l-阿拉伯糖和木糖制備工藝不需要完全借助色譜進行提取,整體設備和工藝更適合工業化,而且相比于色譜提取,耗時更短,且不需要使用大量色譜試劑,節約成本。
22、2、本發明通過對木糖母液進行預處理,在去除原料膠質的同時降低物料粘度,若物料未經過碳爆處理,物料直接進入脫色離交工序,脫色工序物料無法脫色達到預定工序,離交工序在物料:樹脂比例為3:1時(正常工作比例為20:1),離交需進行再生,且會對樹脂造成不可逆損壞。
23、3、本發明方法將脫色處理后的木糖母液經過阿瑪過濾機過濾之后,再經炭柱吸附膠質和脫色,隨后使用陽離子交換柱去除鈣鎂鈉離子、陰離子交換柱去除銨離子和硫酸根離子,混床交換柱進行凈化二次去除陰陽離子。單獨調節凈化液ph至4.5-5.5,若ph高于這個范圍會導致后續色譜分離樹脂活性快速降低,ph低于這個范圍會影響色譜分離效率,導致l-阿拉伯糖收率降低。
24、4、因物料中含有木二糖、多種木多糖、果糖和半乳糖,在普通蒸發器中濃縮黏度大且容易結晶,本發明方法使用多效蒸發器,具體使用的是三效和tvr一體的蒸發器進行蒸發濃縮,一效溫度80-84℃,二效溫度70-75℃,三效溫度62-66℃,在濃縮工段停留時間為25-35min,將凈化液濃縮到折光40-60%。
25、5、本發明方法通過色譜進行三組分分離,可以從ad液中獲到l-阿拉伯糖,bd液獲得提純木糖,正常操作工序三組分只能得到l-阿拉伯糖一種產品,本次色譜三組分分離在操作上將木糖作為前雜(bd)處理,l-阿拉伯糖作為后雜(ad)獲得,同時需保證木糖中l-阿拉伯糖(重量比)≤2%,l-阿拉伯糖中木糖含量(重量比)≤1.7%;然后將含l-阿拉伯糖的ad液再次經過色譜,得到cd液(主要為木二塘、木糖多糖、半乳糖、果糖等)和含有足夠純度l-阿拉伯糖的a1d液作為下步工序原料進一步獲取l-阿拉伯糖;而得到的bd液經過濃縮和色譜處理后能夠得到純度較高的木糖;本發明經過三組分分離,能夠得到純度足夠的木糖和l-阿拉伯糖兩種產品。
26、6、本發明采用二次脫色操作,在進入離子交換進行首次脫色,本次脫色的目的主要是去除原料中大部分色素和木質素,保護離交和色譜樹脂的活性;第二次脫色在色譜分離后濃縮前,經色譜分離后,阿拉伯液中含有部分未被完全處理的色素和木質素,若不進行脫色,l-阿拉伯糖成品會發黃,經過色譜分離將粘度較大后雜木二塘、木糖多糖、半乳糖、果糖等去除,l-阿拉伯糖醇具備二次脫色條件,若將二次脫色放在濃縮后,物料濃度大,在實際操作中無法實現脫色的操作。
27、7、本發明的方法著重l-阿拉伯糖醇生產工藝,兼顧木糖提純,l-阿拉伯糖一次收率為45%,綜合收率在60%左右,最高收率達65%,l-阿拉伯糖產品純度≥98%;木糖一次收率50%,最高收率達95%,木糖純度≥99%。