CN102976895A - 利用农作物废料制作木糖醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功能糖生产技术领域，具体涉及一种利用农作物废料制作木糖醇的方法。本发明利用农作物废料制作木糖醇的方法针对现有技术存在的生产成本高、产品质量低、生产效率低等问题，依次进行粉碎、沸水蒸煮、稀酸水解、离子交换树脂去酸、活性炭除色素、蒸发浓缩、催化加氢，及再次浓缩、结晶等步骤，工艺条件温和、成本低廉、节能环保、纯度高、收率高，适合大规模工业化生产，具有显著的经济效益。

Description

利用农作物废料制作木糖醇的方法
技术领域
本发明属于功能糖生产技术领域，具体涉及一种用农作物废料制作木糖醇的方法。
背景技术
木糖醇属于多元醇，是一种极具营养价值的甜味物质，分子式为C5H12O5，白色晶体，易溶于水和乙醇中，其甜度高于蔗糖，也是木糖代谢的正常中间体，尤其还具有特殊的生化性能，其食用后不需要消耗胰岛素，就可通过细胞壁直接被人体吸收，且具有降血脂、抗酮体，及特殊的防龋功能，可作为糖尿病人的营养剂、治疗剂及儿童防龋食品。在自然界中，木糖醇广泛存在于果品、蔬菜、谷类、蘑菇之类食物和木材、稻草、玉米芯等植物中，由于其具有多种优异性能，可用作甜味剂、营养剂和药剂在化工、食品、医药等工业中广泛应用。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有技术存在的生产成本高、产品质量低、生产效率低等问题，提供了一种利用农作物废料制作木糖醇的方法，所述方法工艺条件温和、成本低廉、节能环保、纯度高、收率高，适合大规模工业化生产，具有显著的经济效益。
本发明通过以下技术方案实现：
一种利用农作物废料制作木糖醇的方法，包括以下步骤：
(1)  将农作物废料粉碎，加入7-8重量倍的水，沸水蒸煮3小时后，洗涤过滤；
(2)  在步骤(1)所述洗涤后的碎废料中加入稀酸溶液，煮沸溶液，催化水解3-5小时，得木糖溶液；
(3)  过滤、洗涤后，采用离子交换树脂除去水解液中的酸，再用活性炭除去水解液中的色素及其它杂质；
(4)  在高温低压下进行蒸发浓缩处理后，再在催化剂的作用下升温加压氢化，得木糖醇溶液；
(5)  再次将木糖醇溶液高温减压浓缩至粘稠后，冷却至48-50℃，加入结晶促进剂，保温30-60分钟，搅拌均匀后，室温冷却结晶12-24小时；
(6)  冷冻结晶：将步骤(5) 所述木糖醇溶液转移至冰箱中4-6℃继续结晶12-24小时，然后离心或真空抽滤，即得木糖醇纯品。
根据上述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，所述农作物废料为玉米芯、玉米秸秆或小麦秸秆。。
根据上述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，步骤(2)所述稀酸是质量浓度为1.0-1.2%的无机酸。
根据上述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，步骤(2)所述稀酸是质量浓度为1.0-1.2%的盐酸或硫酸。
根据上述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，步骤(4)所述催化剂为镍催化剂。
根据上述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，步骤(5)所述结晶促进剂包括木糖醇浓缩液0.02-0.03%重量的食用级山梨酸钠或葡萄糖酸钠。
根据上述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，步骤(5)所述结晶促进剂还包括木糖醇浓缩液1-3%重量的无水乙醇或甘油或木糖醇微晶。
本发明积极有益效果：
(1)  本发明以农作物废料为原料，成本低廉，且不需要大型设备和大的投资，适于大规模工业化生产，具有显著的经济效益。
(2)  本发明采用高温水煮和高温水洗，可将农作物废料中含有的化肥、农药以及其它有不利影响的淀粉等物质清除，避免了淀粉的水解成葡萄糖，也有利于后序的稀酸水解等顺利进行。
(3)  本发明采用高温和稀酸水解，大大提高了多缩戊糖水解率，也提高了木糖的提取率，进而提高了木糖醇的产率。
(4)  传统的中和工序，易使水解液中灰分增加、胶体增加，降低了质量，为后续工作带来难度，另外中和过碱后，还会加深水解液色泽，并增加糖分分解和损失；本发明摒弃了传统的中和工艺，利用离子交换树脂除酸，简化了工艺，降低了成本，工艺条件温和，减少了污染，可连续多次使用。
(5)  本发明所述结晶促进剂能加速木糖醇晶体的结晶速度，及促进晶体在形成的晶种表面的生长，有效地提高了结晶效率，增大了产品收率，缩短了生产周期。
(6)  本发明工艺科学、设计合理，使产品质量大大提高，纯度高达98%以上，且其中不含葡萄糖，达到国际标准，也提高了收率，使原料得到充分利用。
具体实施方式
以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。
实施例1
一种利用农作物废料制作木糖醇的方法，包括以下步骤：
(1)  以玉米秸秆为原料，将其粉碎，加入7重量倍的水，沸水蒸煮3小时后，洗涤过滤；
(2)  在步骤(1)所述洗涤后的碎废料中加入质量分数为1.2%的盐酸溶液，煮沸溶液，催化水解3小时，得木糖溶液；
(3)  过滤、洗涤后，采用离子交换树脂除去水解液中的酸，再用活性炭除去水解液中的色素及其它杂质；
(4)  在高温低压下进行蒸发浓缩处理后，再在兰尼镍的催化作用下升温加压氢化，得木糖醇溶液；
(5)  再次将木糖醇溶液高温减压浓缩至粘稠后，冷却至48℃，加入木糖醇浓缩液0.02%重量的食用级山梨酸钠，保温30分钟，搅拌均匀后，室温冷却结晶12小时；
(6)  冷冻结晶：将步骤(5)所得产物转移至冰箱中4℃继续结晶12小时，然后离心或真空抽滤，即得木糖醇纯品。
实施例2
一种利用农作物废料制作木糖醇的方法，包括以下步骤：
(1)  以玉米芯为原料，将其粉碎，加入8倍的水，沸水蒸煮3小时后，洗涤过滤；
(2)  在步骤(1)所述洗涤后的碎废料中加入质量分数为1.0%的硫酸溶液，煮沸溶液，催化水解5小时，得木糖溶液；
(3)  过滤、洗涤后，采用离子交换树脂除去水解液中的酸，再用活性炭除去水解液中的色素及其它杂质；
(4)  在高温低压下进行蒸发浓缩处理后，再在兰尼镍的催化作用下升温加压氢化，得木糖醇溶液；
(5)  再次将木糖醇溶液高温减压浓缩至粘稠后，冷却至50℃，加入木糖醇浓缩液0.03%重量的葡萄糖酸钠，保温60分钟，搅拌均匀后，室温冷却结晶24小时；
(6)  冷冻结晶：将步骤(5)所得产物转移至冰箱中6℃继续结晶24小时，然后离心或真空抽滤，即得木糖醇纯品。
实施例3
一种利用农作物废料制作木糖醇的方法，包括以下步骤：
(1)  以高粱秸秆为原料，将其粉碎，加入7.5倍的水，沸水蒸煮3小时后，洗涤过滤；
(2)  在步骤(1)所述洗涤后的碎废料中加入质量分数为1.1%的盐酸溶液，煮沸溶液，催化水解4小时，得木糖溶液；
(3)  过滤、洗涤后，采用离子交换树脂除去水解液中的酸，再用活性炭除去水解液中的色素及其它杂质；
(4)  在高温低压下进行蒸发浓缩处理后，再在兰尼镍的催化作用下升温加压氢化，得木糖醇溶液；
(5)  再次将木糖醇溶液高温减压浓缩至粘稠后，冷却至49℃，加入木糖醇浓缩液0.02%重量的食用级山梨酸钠，同时，加入木糖醇浓缩液2%重量的无水乙醇，保温45分钟，搅拌均匀后，室温冷却结晶18小时；
(6)  冷冻结晶：将步骤(5)所得产物转移至冰箱中5℃继续结晶18小时，然后离心或真空抽滤，即得木糖醇纯品。
实施例4
一种利用农作物废料制作木糖醇的方法，包括以下步骤：
(1)  以玉米秸秆为原料，将其粉碎，加入8倍的水，沸水蒸煮3小时后，洗涤过滤；
(2)  在步骤(1)所述洗涤后的碎废料中加入质量分数为1.0%的盐酸溶液，煮沸溶液，催化水解5小时，得木糖溶液；
(3)  过滤、洗涤后，采用离子交换树脂除去水解液中的酸，再用活性炭除去水解液中的色素及其它杂质；
(4)  在高温低压下进行蒸发浓缩处理后，再在兰尼镍的催化作用下升温加压氢化，得木糖醇溶液；
(5)  再次将木糖醇溶液高温减压浓缩至粘稠后，冷却至50℃，加入木糖醇浓缩液0.03%重量的食用级山梨酸钠，同时，加入木糖醇浓缩液1%重量的木糖醇微晶，保温30分钟，搅拌均匀后，室温冷却结晶20小时；
(6)  冷冻结晶：将步骤(5)所得产物转移至冰箱中4℃继续结晶18小时，然后离心或真空抽滤，即得木糖醇纯品。
实施例5
一种利用农作物废料制作木糖醇的方法，包括以下步骤：
(1)  以玉米芯为原料，将其粉碎，加入7倍的水，沸水蒸煮3小时后，洗涤过滤；
(2)  在步骤(1)所述洗涤后的碎废料中加入质量分数为1.0%的硫酸溶液，煮沸溶液，催化水解5小时，得木糖溶液；
(3)  过滤、洗涤后，采用离子交换树脂除去水解液中的酸，再用活性炭除去水解液中的色素及其它杂质；
(4)  在高温低压下进行蒸发浓缩处理后，再在兰尼镍的催化作用下升温加压氢化，得木糖醇溶液；
(5)  再次将木糖醇溶液高温减压浓缩至粘稠后，冷却至49℃，加入木糖醇浓缩液0.03%重量的葡萄糖酸钠，同时加入木糖醇浓缩液2%重量的甘油，保温50分钟，搅拌均匀后，室温冷却结晶12小时；
(6)  冷冻结晶：将步骤(5)所得产物转移至冰箱中5℃继续结晶12小时，然后离心或真空抽滤，即得木糖醇纯品。
本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域技术人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或者类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种利用农作物废料制作木糖醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将农作物废料粉碎，加入7-8重量倍的水，沸水蒸煮3小时后，洗涤过滤；
(2)在步骤(1)所述洗涤后的碎废料中加入稀酸溶液，煮沸溶液，催化水解3-5小时，得木糖溶液；
(3)过滤、洗涤后，采用离子交换树脂除去水解液中的酸，再用活性炭除去水解液中的色素及其它杂质；
(4)将所得水解液在高温低压下进行蒸发浓缩处理后，再在催化剂的作用下升温加压氢化，得木糖醇溶液；
(5)再次将木糖醇溶液高温减压浓缩至粘稠后，冷却至48-50℃，加入结晶促进剂，保温30-60分钟，搅拌均匀后，室温冷却结晶12-24小时；
(6)冷冻结晶：将步骤(5)所述木糖醇溶液转移至冰箱中4-6℃继续结晶12-24小时，然后离心或真空抽滤，即得木糖醇纯品。
2.根据权利要求1所述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，其特征在于：所述农作物废料为玉米芯、玉米秸秆或小麦秸秆。
3.根据权利要求1所述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，其特征在于：步骤(2)所述稀酸是质量浓度为1.0-1.2%的无机酸。
4.根据权利要求3所述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，其特征在于：步骤(2)所述稀酸是质量浓度为1.0-1.2%的盐酸或硫酸。
5.根据权利要求1所述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，其特征在于：步骤(4)所述催化剂为镍催化剂。
6.根据权利要求1所述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，其特征在于：步骤(5)所述结晶促进剂包括木糖醇浓缩液0.02-0.03%重量的食用级山梨酸钠或葡萄糖酸钠。
7.根据权利要求6所述的利用农作物废料制作木糖醇的方法，其特征在于：步骤(5)所述结晶促进剂还包括木糖醇浓缩液1-3%重量的无水乙醇或甘油或木糖醇微晶。
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