CN101818216A

CN101818216A - 一种精制玉米芯酸解液的方法

Info

Publication number: CN101818216A
Application number: CN 201010159218
Authority: CN
Inventors: 李荣杰; 薛培俭; 尚海涛; 邓远德; 张雪锋
Original assignee: Anhui BBCA Fermentation Technology Engineering Research Co Ltd
Current assignee: Anhui BBCA Fermentation Technology Engineering Research Co Ltd
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2030-04-26
Also published as: CN101818216B

Abstract

本发明涉及一种精制玉米芯酸解液的方法。本发明以玉米芯酸水解后经过板框过滤获得酸解液为原料，经过活性碳脱色、过滤、电渗析处理、反渗透处理和蒸汽浓缩，得到可供木糖醇发酵的优质酸解液。与传统的离交法相比，本发明采用电渗析处理去除离子，具有效率高、酸碱消耗少、废水量小等优点；而且采用反渗透浓缩代替现有工艺中的一次浓缩，成本低，可有效地去除醋酸，生产出的糖液质量好。

Description

一种精制玉米芯酸解液的方法

技术领域

本发明涉及生物化工领域，具体的书，涉及一种精制玉米芯酸解液的方法。

背景技术

我国和美国是世界上最大的玉米生产国，年产玉米1.4亿吨，玉米芯的产量占玉米产量的四分之一，约3500万吨。玉米芯是生产木糖的主要原料之一，我国亦是木糖的生产和出口大国，随着经济的发展和生活水平的提高，人们发现到木糖以及木糖衍生产品木糖醇在食品、医药、化工、皮革、染料等领域有着广泛的用途，国内对木糖的需求飞速增长。

另外，将玉米芯酸解后还可以制备丁二酸、柠檬酸等，目前，我国处理玉米芯酸解液采用的工艺较为落后，主要是将利用玉米芯制备木糖或其他产品后得到的酸解液进行中和、脱色、离子交换、浓缩、二次脱色、二次离子变换、二次浓缩等工序进行处理，此种生产工艺的缺点是投资高，生产过程中酸碱消耗量大，废水量大。

考虑到目前提倡建立节能减排和环境友好型社会，本发明人针对上述工艺的缺点，提出了一种处理玉米芯酸碱液的新方法。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供一种精制玉米芯酸解液的新方法。

本发明所述的精制玉米芯酸解液的方法，包括以下步骤：

1)脱色：向酸解液中加入活性碳进行脱色，然后过滤除去活性碳，得到脱色酸解液；

2)电渗析处理：将脱色酸解液进行电渗析处理，电渗析条件为：温度30～50℃，直流电压0.5～1.0v/对膜，直至出料的电导率小于1000μs/cm；

3)反渗透处理：将经过电渗析处理的酸解液进行反渗透处理，直至浓缩液的固含量为10～15％；

4)蒸汽浓缩：取反渗透处理的浓缩液，经过蒸汽浓缩，直至固含量在20～25％。

本发明所述的方法中，所述步骤1)之前，还包括：将利用玉米芯制备木糖的酸解液先经过板框过滤，除去杂质。

其中，步骤1)中所述活性碳的用量为酸解液体积的3～10‰(质量体积比，即每升酸解液中添加3～10g活性炭)；

所述加入活性碳进行脱色如下进行：将酸解液升温到50～60℃，加入活性碳，搅拌均匀，进行脱色，脱色时间为0.5～1h；所述过滤是将脱色液经过不大于10μm的粗过滤器过滤，以除去活性碳和杂质；

步骤2)中极水电导率(即电渗析装置中起到导电作用的电解液的电导率)为5000～10000μs/cm；

经过电渗析处理，可有效地去除玉米芯酸解液中的大部分硫酸、无机盐和灰分，得到的酸解液的固含量一般约为4～7％；电渗析收率在97％～99％，同时脱除的硫酸可以用于玉米芯的预处理工序。

步骤3)中，所述反渗透处理如下进行：膜进口压力为20～40kg/cm²，膜压差为0.5～1kg/cm²，温度为30～50℃，通量大于10L/m²·h；

经过反渗透处理，可大大提高酸解液的干物浓度，有效去除酸解液中的醋酸根，一般进料干物浓度为：4～7％，经过反渗透处理后出料干物浓度可为10～15％，同时醋酸根去除率在30％～40％。

步骤4)中，所述蒸汽浓缩优选蒸汽多效浓缩；所述蒸汽浓缩的浓缩温度为65～75℃。

本发明所采用的玉米芯酸解液是以玉米芯为原料，经过除杂、漂洗、热水洗、稀硫酸洗后，经过硫酸水解，得到的玉米芯酸解液，一般固含量为6～10％，透光率为0.5～5％(分光光度计420nm)，成分主要是五碳糖，还有少量的六碳糖，还有硫酸、醋酸、各种有机盐和机械杂质等，经过本发明所述的精制方法，可去除酸解液中的硫酸、醋酸、大部分有机盐和机械杂质，使其主要成分为包括五碳糖和六碳糖的可发酵性糖，而且可将固含量提高到20％～25％，透光率提高到30～50％(分光光度计420nm)，因此可直接用于微生物发酵。

本发明采用电渗析方法除离子代替了传统的离子交换法，具有效率高、酸碱消耗少、废水量小等优点；而且采用反渗透代替现有工艺中的一次浓缩，成本低，可有效地去除醋酸，生产出的糖液质量好。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

将玉米芯经除杂、漂洗、热水洗、稀硫酸洗后，经过硫酸水解，得到硫酸玉米芯酸解液，然后经过板框压滤获得酸解液为原料(酸解液pH在1.3～1.5，总糖在4～7％)，其主要含有木糖和阿拉伯糖，还含有少量的葡萄糖和鼠李糖，固含量为6.18％，透光率为1.8％(分光光度计420nm)。

取40kg酸解液，升温到50℃，加入3‰的活性炭，反应0.5小时，得到脱色液，脱色液固含量6.3％，透光率73.0％(分光光度计420nm)。

脱色液用电渗析处理，电压控制在0.5～1.0v/对膜，极水电导率为5000～10000μs/cm，电渗析后料液固含量6.02％，透光率85.0％(420nm)，电导率795μs/cm。

随后用反渗透浓缩料液，进口压力20kgf/cm²，压差0.5～1kgf/cm²，温度30～45℃，浓缩后料液固含量14.3％。

最后使用二效浓缩蒸发器浓缩，温度控制在65～75℃，浓缩后的固含量为21.5％。其中：葡萄糖1.48％，木糖15.76％，阿拉伯糖1.69％，醋酸根800ppm，硫酸根200ppm，糠醛50ppm。

实施例2

将玉米芯经除杂、漂洗、热水洗、稀硫酸洗后，经过硫酸水解，得到硫酸玉米芯酸解液，然后经过板框压滤获得酸解液为原料(酸解液pH在1.3～1.5，总糖在4～7％)，其主要含有木糖和阿拉伯糖，还含有少量的葡萄糖和鼠李糖。

40kg固含量为5.16％的酸解液，透光率1.9％(分光光度计420nm)，升温到55℃，加入5‰的活性炭，反应1小时，脱色液固含量5.13％，透光率80.5％(分光光度计420nm)。

脱色液用电渗析处理，电压0.5～1.0v/对膜，极水电导率为5000～10000μs/cm，电渗析后料液固含量5.03％，透光率86.8％(420nm)，电导率800μs/cm。

用反渗透浓缩料液，进口压力25kg/cm²，压差0.5～1kg/cm²，温度35～50℃，浓缩后料液固含量13.2％。

最后使用二效浓缩蒸发器浓缩，温度控制在65～75℃，浓缩后的固含量为22.5％。其中：葡萄糖2.3％，木糖16.2％，阿拉伯糖1.67％，醋酸根820ppm，硫酸根250ppm，糠醛60ppm。

实施例3

将玉米芯经除杂、漂洗、热水洗、稀硫酸洗后，经过硫酸水解，得到硫酸玉米芯酸解液，然后经过板框压滤获得酸解液为原料(酸解液pH在1.3～1.5，总糖在4～7％)，主要含有木糖和阿拉伯糖，还含有少量的葡萄糖和鼠李糖。

40kg固含量为5.30％的酸解液，透光率2.0％(分光光度计420nm)，升温到50℃，加入10‰的活性炭，反应0.5小时，脱色液固含量5.46％，透光率98.2％(分光光度计420nm)。

脱色液用电渗析处理，电压0.5～1.0v/对膜，极水电导率为5000～10000μs/cm，电渗析后料液固含量5.39％，透光率99.1％(分光光度计420nm)，电导率924μs/cm。

用反渗透浓缩料液，进口压力30kg/cm²，压差0.5～1kg/cm²，温度30～45℃，浓缩后料液固含量12.9％。

最后使用二效浓缩蒸发器浓缩，温度控制在65～75℃，浓缩后的固含量为20.9％。其中：葡萄糖1.89％，木糖15.1％，阿拉伯糖1.64％，醋酸根790ppm，硫酸根195ppm，糠醛50ppm。

实施例4

40kg固含量为4.82％的酸解液，透光率2.9％(420nm)，升温到60℃，加入5‰的活性炭，反应0.5小时，脱色液固含量5.11％，透光率79.8％(420nm)。

脱色液用电渗析处理，电压0.5～1.0v/对膜，极水电导率为5000～10000μs/cm，电渗析后料液固含量4.99％，透光率84.2％(420nm)，电导率979μs/cm。

用反渗透浓缩料液，进口压力25kg/cm²，压差0.5～1kg/cm²，温度30～45℃，浓缩后料液固含量13.6％。

最后使用二效浓缩蒸发器浓缩，温度控制在65～75℃，浓缩后的固含量为21.6％。其中：葡萄糖1.95％，木糖15.6％，阿拉伯糖1.69％，醋酸根830ppm，硫酸根210ppm，糠醛60ppm。

实施例5

40kg固含量为5.54％的酸解液，透光率3.3％(420nm)，升温到60℃，加入5‰的活性炭，反应0.5小时，脱色液固含量5.63％，透光率80.1％(420nm)。

脱色液用电渗析处理，电压0.5～1.0v/对膜，极水电导率为5000～10000μs/cm，电渗析后料液固含量4.99％，透光率82.7％(420nm)，电导率836μs/cm。

用反渗透浓缩料液，进口压力25kg/cm²，压差0.5～1kg/cm²，温度30～45℃，浓缩后料液固含量11.37％。

最后使用二效浓缩蒸发器浓缩，温度控制在65～75℃，浓缩后的固含量为22.5％。其中：葡萄糖2.31％，木糖16.2％，阿拉伯糖1.67％，醋酸根900ppm，硫酸根310ppm，糠醛70ppm。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种精制玉米芯酸解液的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)之前，还包括：将利用玉米芯制备木糖的酸解液先经过板框过滤，除去杂质。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述活性碳的用量是质量为酸解液体积的3～10‰。

4.如权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述加入活性碳进行脱色如下进行：将酸解液升温到50～60℃，加入活性碳，搅拌均匀，进行脱色，脱色时间为0.5～1h。

5.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述过滤是将脱色液经过不大于10μm的粗过滤器过滤，以除去活性碳和杂质。

6.如权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，步骤2)中，极水电导率为5000～10000μs/cm。

7.如权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，步骤3)中，所述反渗透处理如下进行：膜进口压力为20～40kgf/cm²，膜压差为0.5～1kg/cm²，温度为30～50℃，通量大于10L/m²·h。

8.如权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，步骤4)中，所述蒸汽浓缩为蒸汽多效浓缩；所述蒸汽浓缩的浓缩温度为65～75℃。