CN101608000A - 一种木聚糖的连续蒸煮提取方法、设备及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种木聚糖的连续蒸煮提取方法及其设备。该方法是：将含半纤维素的生物原料粉碎成一定目数的小颗粒，与水按一定比例混合，经送料泵至预热器预热，再由连消泵连续打入加热器中进行物料瞬间加热，然后连续送入保温管道中，物料经过保温管道进入喷射器，快速喷入储料罐。此方法木聚糖提取率高，适宜自动控制，可连续操作，劳动强度低，所用蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高。

Description

一种木聚糖的连续蒸煮提取方法、设备及其应用
技术领域
本发明属于生物工程领域，特别涉一种木聚糖的连续蒸煮提取方法、设备及其应用。
背景技术
目前，木聚糖的传统提取方法，多采用高温高压法。其原理是：在高温和高压的作用下，半纤维素(主要成分木聚糖)的乙酰基侧链等生成有机酸类，从而使体系的pH值下降，木聚糖分子发生自水解，使溶解度增加。有机酸类而后又参与未分解半纤维素和木质素解聚的催化过程，使半纤维素部分水解成可溶性多糖。常采用的提取设备有蒸汽式蒸煮罐，例如高温高压反应釜或汽爆设备等，将富含半纤维素的原料静态或者搅拌下恒温恒压保持适当时间，然后放料，得到含木聚糖的混合液。但该方法蒸煮罐容积在制造时已固定，受限于此，蒸煮过程要等待第一批放料结束后，才能继续进料进行第二批的蒸煮，第三批的蒸煮……，由于不能连续性进料作业，不仅极大地制约着作业的进度，影响了工作效率，而且设备的非生产时间较多，设备利用率低，不利于自动控制。
本发明采用的连续蒸煮法，相比传统木聚糖提取方法，物料随进随出，即随着喷射器连续出料，在进料端可不间断的连续泵入、蒸煮、再出料。该方法可自动操作，劳动强度低，节省人力并提高工作效率；由于保温管道相对蒸煮反应器直径少，与蒸汽混合效果均匀，可增加提取效率；另外连续蒸煮使得蒸汽负荷均匀，锅炉利用率高，也节省了大量能量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种木聚糖连续蒸煮提取方法，该方法可自动操作，劳动强度低。
本发明的另一个目的在于提供一种实现上述方法提取木聚糖的设备。
本发明的目的通过下述技术方案实现：木聚糖的连续蒸煮提取方法包括下述步骤：
①：将原料粉碎成原料粉，一般粉碎成20～80目的原料粉；
②：将①所得原料粉与水混合均匀，得到原料粉与水的混合物料；
③：将②所得混合物料经送料泵送至预热罐预热至75～90℃，得到预热后的混合物料；
④：将③所得预热后的混合物料再由连消泵连续泵入加热器中瞬间加热至110～180℃，得到加热后的混合物料；
⑤：将④所得加热后的混合物料连续送入保温管道中，混合物料在保温管道中保温前进一段时间后，进入喷射器，快速喷入气料分离器，分离混合物料和蒸汽；
⑥：将⑤分离得到的混合物料过滤去除固形物，收集滤液得木聚糖液。
所述步骤①中的原料为含半纤维素的植物原材料。
所述步骤②中的原料粉与水的重量比为1∶4～1∶15。
所述步骤⑤中的一段时间为10～60分钟。
该方法可实现物料随进随出，即随着喷射器连续出料，在进料端可不间断的连续泵入、蒸煮、再出料，提高了自动化程度，节约了劳动成本。本发明提取方法得到的木聚糖液可以用于制备低聚木糖、木二糖和/或者木三糖，也可以用于制备药物制剂、保健食品、食品和/或饲料。
为实现上述连续蒸煮提取方法，本发明还提供了木聚糖的连续蒸煮提取设备，该提取设备由贮罐01、料池02、送料泵03、预热器04、连消泵05、加热器06、保温管道07、送料泵08、气料分离器09和喷射器10组成。其中料池02下端出口与送料泵03相连接，送料泵03与预热器04进口相连接，预热器04出口与连消泵05相连接，连消泵05与加热器06的进口相连接，加热器06的出口与保温管07相连接，保温管07与喷射器10相连接，喷射器10与气料分离器09的入口连接，气料分离器09的废气出口与预热器04相连，气料分离器09的下物料出口与送料泵08连接，送料泵08与预热器04的盘管入口相连接，预热器04盘管出口与贮罐01入口相连接。
上述提取设备中的预热器04有2个蒸汽接口和内置盘管通道；加热器06有1个蒸汽接口与外部供应蒸汽相连接；保温管道07为耐压保温的不锈钢管，采用U形管与水平管焊接活法兰连接；气料分离器上端废蒸汽出口与预热器蒸汽管入口相连接。另外，喷射器的喷料口与气料分离器的罐壁成切线方向进料。
本发明利用送料泵将原料粉和水的混合物料由料池送入预热器进行预热，预热后的物料经连消泵泵入加热器，高压蒸汽由加热器的蒸汽进口进入加热器，将物料瞬间加热到110～180℃，随后进入保温管，在保温管向前运行10～60分钟后，进入喷射器，快速喷入气料分离器，气液分离后，废汽经管道进入预热器，预热下一批物料，物料再经送料泵进入预热器，预热下一批物料后进入贮罐。
相对于现有技术，本发明提取设备有以下优点：木聚糖提取率高，适宜自动控制，可连续操作，劳动强度低，所用蒸汽负荷均衡，锅炉利用率高。
附图说明
图为本发明木聚糖连续蒸煮提取设备的结构示意图
其中：贮罐01；料池02；送料泵03；预热器04；连消泵05；加热器06；保温管道07；送料泵08；气料分离器09；喷射器10
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将玉米芯粉碎成40目大小的玉米芯粉，玉米芯粉与水按重量比1∶10混合，经送料泵03至预热罐04预热到90℃，由连消泵05连续打入加热器06中，将物料瞬间加热到160℃，然后连续送入保温管07中，使玉米芯液在保温管道中缓慢前进，维持保温60min，然后经喷射器10进入汽料分离器09，含玉米芯木聚糖溶液经送料泵08送入预热器04中的盘管中，经降温后送入贮罐01，经过滤得到木聚糖溶液，DNS法测总糖浓度达2％，相比传统蒸煮法提高21％。汽料分离器09中的废气经上面的管道进入预热器04，预热下一批玉米芯液，充分有效的利用蒸汽能源。
实施例2
将棉籽壳粉碎成60目大小的棉籽壳粉，棉籽壳粉与水按重量比1∶8混合，经送料泵03至预热罐04预热到80℃，由连消泵05连续打入加热器06中，将物料瞬间加热到140℃，然后连续送入保温管07中，使棉籽壳液在保温管道中缓慢前进，维持保温30min，然后进入汽料分离器09，含棉籽壳木聚糖溶液经送料泵08送入预热器04中的盘管中，经降温后送入贮罐01，经过滤得到木聚糖溶液，DNS法测总糖浓度达1.8％，相比传统蒸煮法提高17％。汽料分离器09中的废气经上面的管道进入预热器04，预热下一批棉籽壳液，充分有效的利用蒸汽能源。
实施例3
将甘蔗渣粉碎成20目大小的甘蔗渣粉，甘蔗渣粉与水按重量比1∶12混合，经送料泵03至预热罐04预热到70℃，由连消泵05连续打入加热器06中，将物料瞬间加热到180℃，然后连续送入保温管07中，使甘蔗渣液在保温管道中缓慢前进，维持保温45min，然后进入汽料分离器09，含甘蔗渣木聚糖溶液经送料泵08送入预热器04中的盘管中，经降温后送入贮罐01，经过滤得到木聚糖溶液，DNS法测总糖浓度达1.2％，相比传统蒸煮法提高15％。汽料分离器09中的废气经上面的管道进入预热器04，预热下一批甘蔗渣液，充分有效的利用蒸汽能源。

Claims (10)

1.一种木聚糖的连续蒸煮提取方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
①：将原料粉碎成原料粉；
②：将①所得原料粉与水混合均匀，得到原料粉与水的混合物料；
③：将②所得混合物料经送料泵送至预热罐预热至75～90℃，得到预热后的混合物料；
④：将③所得预热后的混合物料再由连消泵连续泵入加热器中瞬间加热至110～180℃，得到加热后的混合物料；
⑤：将④所得加热后的混合物料连续送入保温管道中，混合物料在保温管道中保温前进一段时间后，进入喷射器，快速喷入气料分离器，分离混合物料和蒸汽；
⑥：将⑤经气料分离器分离所得的混合物料过滤去除固形物，收集滤液得木聚糖液。
2.权利要求1所述的提取方法，其特征在于：所述步骤①中的原料为含半纤维素的植物原材料；所述步骤②中的原料粉与水的重量比为1∶4～1∶15；所述步骤⑤中的一段时间为10～60分钟。
3.权利要求1所述的提取方法提取的木聚糖液在制备低聚木糖、木二糖和/或木三糖中的应用。
4.权利要求1所述的提取方法提取的木聚糖液在制备药物制剂、保健食品、食品和/或饲料中的应用。
5.一种木聚糖连续蒸煮提取设备，其特征在于：该提取设备由贮罐01、料池02、送料泵03、预热器04、连消泵05、加热器06、保温管道07、送料泵08、气料分离器09和喷射器10组成，其中料池02下端出口与送料泵03相连接，送料泵03与预热器04进口相连接，预热器04出口与连消泵05相连接，连消泵05与加热器06的进口相连接，加热器06的出口与保温管07相连接，保温管07与喷射器10相连接，喷射器10与气料分离器09的入口连接，气料分离器09的废气出口与预热器04相连，气料分离器09的下物料出口与送料泵08连接，送料泵08与预热器04的盘管入口相连接，预热器04盘管出口与贮罐01入口相连接。
6.权利要求5所述的提取设备，其特征在于：所述预热器04有2个蒸汽接口和内置盘管通道。
7.权利要求5所述的提取设备，其特征在于：所述加热器06有1个蒸汽接口与外部供应蒸汽相连接，一个料液进口与连消泵05相连。
8.权利要求5所述的提取设备，其特征在于：所述保温管道07为耐压保温的不锈钢管，采用U形管与水平管焊接活法兰连接。
9.权利要求5所述的提取设备，其特征在于：所述喷射器10的喷料口与气料分离器09的罐壁成切线方向进料，上端废蒸汽出口与预热器04蒸汽管入口相连接，出料口与送料泵08相连。
10.权利要求5所述的提取设备在含有半纤维素原料提取制备木聚糖液中的应用。
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