CN102580611A - 一种处理木糖母液的方法 - Google Patents
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Abstract
一种处理木糖母液的方法，涉及处理木糖母液并从木糖母液中制备木糖C12-14酰羟丙基醚表面活性剂的方法。本发明以木糖生产废弃的木糖母液和市售C12-14烷基缩水甘油醚为原料，经将木糖母液稀释过滤，后加入C12-14烷基缩水甘油醚制得木糖C12-14酰羟丙基醚粗品，再经分离，纯化而得产品。本发明工艺简单，在常温常压下进行，节约能源，处理成本低；采用本发明方法制的木糖-C12-14酰羟丙基醚表面活性剂的稳定性高，不受酸、碱的影响，与其他表面活性剂能混合使用，相容性好；生产过程中的物料循环利用，产品的收得率高达90.6％。本发明可广泛应用于木糖母液的再利用。
Description
技术领域
本发明属于生化技术领域，具体涉及处理木糖母液并从木糖母液中制备木糖C12-14酰羟丙基醚表面活性剂的方法。
背景技术
木糖是由农业废弃物玉米芯、甘蔗渣等制备出得低热值新型功能甜味剂，广泛应用于食品、医药、化工等行业，特别适用作糖尿病患者的甜味剂，也是生产木糖醇的主要原料。据统计：目前，在正常状态下，生产1吨木糖要产生1吨废弃的木糖母液。在废弃的木糖母液中，还有丰富的葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳糖。目前，废弃的木糖母液大部分直接排放，严重污染环境，仅少量用于制取焦糖色素等，利用率很低，严重影响木糖生产行业的经济效果。因此，研究木糖母液的处理方法，变废为宝，保护环境，提高木糖生产行业经济效益，是非常重要的课题。
现有的处理木糖母液的方法，如2010年5月12日公布的公布号为CN101705253A的“一种木糖母液的处理方法”专利，公开的是以木糖母液为原料，先经过酒精酵母菌种发酵，木糖母液中的葡萄糖蒸馏制备酒精；然后利用木糖醇酵母菌种发酵木糖母液中的木糖，经过过滤、脱色、离子交换、浓缩、结晶制备木糖醇；最后经过模拟移动床、浓缩、结晶提取阿拉伯糖。该方法的主要缺点是①用该方法必须经过菌种发酵等预处理步骤，对生产条件要求较高，操作条件苛刻。并且在工艺过程中需要消耗大量水。②用模拟移动床的投资大，导致其生产成本高，产品缺乏市场竞争力。
发明内容
本发明的目的是针对现有处理木糖母液方法的不足，提供一种处理木糖母液的方法。以木糖生产中产生大量废弃的木糖母液为原料，利用木糖母液中的多种单糖分子与C12-14烷基缩水甘油醚反应生成木糖母液-C12-14酰羟丙基醚表面活性剂。本发明方法具有工艺简单，设备简单实用，节约能源，资源综合利用率高等特点。采用本发明方法制备出的表面活性剂木糖母液-C12-14酰羟丙基醚是具有多种成分的混合物，能够有效利用木糖结晶母液中的多种糖类，并且对环境安全、温和、可生物降解。
本发明的原理：游离羟基在适当条件下，可与环氧基团发生醚化反应生成醚化物。木糖母液总糖浓度约为75％左右，主要由木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、山梨醇、木糖醇、赤藓酸、半乳糖、甘露糖等组成。单糖含有大量游离羟基，C12-14烷基缩水甘油醚含有环氧基团和疏水烃基，在适当条件下可脱水缩合，形成单糖-羟丙基-C12-14烷基醚。单糖-羟丙基-C12-14烷基醚分子中，单糖为亲水基，羟丙基-C12-14烷基为疏水基，因此，是两亲性分子-表面活性剂。由于单糖、醚键、羟丙基及C12-14烷基均可生物降解，因此，该表面活性剂为非离子型的可降解的绿色表面活性剂。
实现本发明目的的技术方案是：一种处理木糖母液的方法，以木糖生产中废弃的木糖母液和市售C12-14烷基缩水甘油醚为原料，先将木糖母液稀释过滤，后加入市售C12-14烷基缩水甘油醚制得木糖C12-14酰羟丙基醚粗品，再经分离纯化而得产品。其具体方法步骤如下：
(1)配制木糖稀释净化液
以木糖生产中废弃的木糖母液为原料，用纯净水作溶剂，按照木糖母液的质量(g)∶纯净水溶剂的体积(mL)比为1∶2～10的比例，在纯净水溶剂中加入木糖母液搅拌混合均匀后将溶液置于真空过滤器中，进行真空过滤，分别收集滤过液和滤渣。收集的滤渣，另作它用；收集的滤过液，即为木糖稀释净化液。
(2)制备木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品
第(1)步完成后，以市售C12-14烷基缩水甘油醚为原料，按第(1)步收集的滤过液(即木糖稀释净化液)的体积(mL)∶市售C12-14缩水甘油醚的体积(mL)比为1∶2～5的比例，将市售C12-14缩水甘油醚加入到所述的滤过液中，并用NaOH调节溶液pH为7.2～9.2。再在63～93℃恒温条件下，在转速为100～180rpm下搅拌反应1～5h。收集反应液，就制备出糖基-C12-14酰羟丙基醚，即为木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品。
(3)制备木糖母液-C12-14酰羟丙基醚产品
第(2)步完成后，将第(2)步收集的反应液(即木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品)泵入分液器中，静置分离2～6h，反应液分相为三层，分别收集反应液分相的三层溶液(即下层的残留的木糖稀释净化液，上层的残留的C12-14缩水甘油醚，中间层的木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品产物)。对于收集的下层的木糖稀释净化液和上层的残留C12-14缩水甘油醚，均用于下次制备木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品；将收集的中间层木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品产物泵入脱水釜中，在温度为70～85℃、真空度为-0.05～-0.08MPa下进行真空浓缩直至浓缩物的水分为45％～50％时止。收集浓缩物，即制备出的木糖母液-C12-14酰羟丙基醚表面活性剂产品，产品的总收得率为85.4～90.6％。
本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果：
1、本发明仅采用真空过滤、恒温搅拌反应等简单工艺，总体节约能源、生产成本低。
2、本发明是以木糖生产废弃的木糖结晶母液为原料，变废为宝；既减少了环境污染，又提高了木糖行业的经济性。为处理木糖母液提供了有效的方法。
3、本发明方法在常温常压下进行，生产工艺简单，生产过程中的物料循环利用，属于绿色生物化工产品制备方法。
4、采用本发明方法制备出的木糖母液-C12-14酰羟丙基醚表面活性剂中的单糖、醚键、羟丙基及C12-14烷基均具有生物降解的功能，该表面活性剂为非离子型的可降解的绿色表面活性剂，该非离子型表面活性剂在溶液中不以离子状态存在，因此本发明的产物木糖母液-C12-14酰羟丙基醚稳定性高，不受酸、碱的影响，与其他表面活性剂能混合使用，相容性较好。具有增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学性质，可以广泛应用于食品、医药、保健品、农业等领域，安全性好。从而将木糖生产的废弃木糖母液变废为宝，为木糖母液的里提供了理想的途径。
5、本发明制得的成品收得率高，木糖母液-C12-14酰羟丙基醚的总收得率高达90.6％。
本发明可广泛应用于木糖母液的再利用。采用本发明方法制备出的产品可广泛用作食品、医药、保健品、化妆品、染料、农药等行业中的表面活性剂，提高了木糖行业的经济性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例1
一种处理木糖母液的方法，其具体步骤如下：
(1)配制木糖稀释净化液
以木糖生产中废弃的木糖母液为原料，用纯净水作溶剂，按照木糖母液的质量(g)∶纯净水溶剂的体积(mL)比为1∶2的比例，在纯净水溶剂中加入木糖母液，搅拌混合均匀后将溶液置于真空过滤器中，进行真空过滤，分别收集滤过液和滤渣。收集的滤渣另作它用；收集的滤过液即为木糖稀释净化液。
(2)制备木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品
第(1)步完成后，以市售C12-14缩水甘油醚为原料，按第(1)步收集的滤过液(即木糖稀释净化液)的体积(mL)∶市售C12-14缩水甘油醚的体积(mL)比为1∶2的比例，将C12-14缩水甘油醚加入到所述的滤过液中，并用NaOH调节溶液pH为7.2。再在63℃恒温条件下，在转速为100rpm下搅拌反应lh。就制备出糖基-C12-14酰羟丙基醚，即为木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品。
(3)制备木糖母液-C12-14酰羟丙基醚产品
第(2)步完成后，将第(2)步收集的反应液(即木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品)泵入分液器中，静置分离2h，分别收集反应液分相的三层溶液(即下层的残留的木糖稀释净化液，上层的残留的C12-14缩水甘油醚，中间层的木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品产物)。对于收集的下层的木糖稀释净化液和上层的残留C12-14缩水甘油醚，均用于下次制备木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品；将收集的中间层木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品产物泵入脱水釜中，在温度为70℃、真空度为-0.05MPa下进行真空浓缩直至浓缩物水分为45％时止。收集浓缩物，即制备出的木糖母液-C12-14酰羟丙基醚表面活性剂产品，产品的总收得率为85.4％。
实施例2
一种处理木糖母液的方法，同实施例1，其中：
第(1)步中，木糖母液的质量(g)∶纯净水溶剂的体积(mL)比为1∶5的比例。
第(2)步中，第(1)步收集滤过液体积(mL)∶市售C12-14缩水甘油醚体积(mL)比为1∶3的比例，反应液pH为8.2，反应温度为80℃，转速为140rpm，反应时间为3小时。
第(3)步中，静置时间为4h，脱水釜温度为78℃，真空度为-0.06MPa，水分为47％，总收得率为87.8％。
实施例3
一种处理木糖母液的方法，同实施例1，其中：
第(1)步中，木糖母液的质量(g)∶纯净水溶剂的体积(mL)比为1∶10的比例。
第(2)步中，第(1)步收集滤过液体积(mL)∶市售C12-14缩水甘油醚体积(mL)比为1∶5的比例，反应液pH为9.2，反应温度为93℃，转速为180rpm，反应时间为5小时。
第(3)步中，静置时间为6h，脱水釜温度为85℃，真空度为-0.08MPa，水分为50％，总收得率为90.6％。
Claims (1)
1.一种处理木糖母液的方法，其特征在于所述方法的具体步骤如下：
(1)配制木糖稀释净化液
以木糖生产中废弃的木糖母液为原料，按照木糖母液的质量∶纯净水溶剂的体积比为1g∶2～10mL的比例，在纯净水溶剂中加入木糖母液，搅拌混合均匀后将溶液置于真空过滤器中，进行真空过滤，分别收集滤过液和滤渣；
(2)制备木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品
第(1)步完成后，以市售C12-14缩水甘油醚为原料，按第(1)步收集的滤过液的体积∶市售C12-14缩水甘油醚的体积比为1∶2～5的比例，将市售C12-14缩水甘油醚加入到所述的滤过液中，并用NaOH调节溶液pH为7.2～9.2，再在63～93℃恒温条件下，在转速为100～180rpm下搅拌反应1～5h，收集反应液，即为木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品；
(3)制备木糖母液-C12-14酰羟丙基醚产品
第(2)步完成后，将第(2)步收集的反应液，即木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品泵入分液器中，静置分离2～6h，分别收集反应液分相的三层溶液，即下层的残留的木糖稀释净化液，上层的残留的C12-14缩水甘油醚，中间层的木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品产物，将收集的中间层木糖母液-C12-14酰羟丙基醚粗品产物泵入脱水釜中，在温度为70～85℃，真空度为-0.05～-0.08MPa下进行真空浓缩直至浓缩物水分为45％～50％时止，收集浓缩物，即为制备出的木糖母液-C12-14酰羟丙基醚表面活性剂产品。
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