CN105219892A - 一种木糖生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木糖生产工艺，该木糖生产工艺步骤如下：富含多缩戊糖的植物纤维经预处理后加入质量百分比浓度为1.0-1.5%的稀硫酸溶液进行水解反应，滤出液体得到水解液；用活性炭或脱色树脂将水解液脱色至透光20%-80%后，经膜过滤设备过滤除杂；将过滤除杂后的水解液经膜浓缩设备浓缩后，脱色至透光60%-90%获得料液，将膜浓缩设备透过液用于电渗析浓水室进水；使用电渗析及离子交换树脂对料液进行脱盐处理，电渗析浓水循环用于水解步骤；将料液浓缩至折光80%后进入结晶槽结晶，然后离心出母液得到晶体木糖。本发明解决了现有技术中中和、离子交换污水处理成本高、电渗析在木糖生产中出现的使用寿命短、脱盐效率低、稳定性差及电耗高的问题。

Description

一种木糖生产工艺

技术领域

本发明涉及功能糖生产领域，具体地说是一种木糖生产工艺。

背景技术

传统的木糖生产中需要用硫酸对富含多缩戊糖的植物纤维（如玉米芯等）的进行水解，硫酸根离子的去除通常使用中和沉淀法及离子交换法，然而中和沉淀法引入的钙离子降低了阳离子交换树脂的交换量，同时残留的钙盐沉淀富集在树脂中堵塞树脂孔径，影响树脂性能及使用寿命。离子交换法会产生大量的含酸碱的废水，增加了污水处理成本。

电渗析设备用于脱盐的技术已日趋成熟，在木糖生产中的应用也有见于学术论文，然而却无一家企业真正应用与木糖生产。其主要原因是技术瓶颈的限制，木糖水解液中有机杂质、有机酸、色素含量多而杂，容易污染离子交换膜，使电渗析膜表面结垢，产生极化现象严重造成电渗析使用寿命缩短、脱盐效率降低、影响稳定性及增加电耗。另外，电渗析浓水中含有硫酸盐，直接循环用于水解会导致盐分的累积，造成水解不充分，电渗析电耗增加。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种木糖生产工艺。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，该木糖生产工艺步骤如下：

a）水解：富含多缩戊糖的植物纤维经预处理后加入质量百分比浓度为1.0-1.5%的稀硫酸溶液进行水解反应，滤出液体得到水解液；

b）脱色除杂：用活性炭或脱色树脂将水解液脱色至透光20%-80%后，优选30%-60%，经膜过滤设备过滤除杂；

c）浓缩脱色：将过滤除杂后的水解液浓缩后，脱色至透光60%-90%获得料液，将膜浓缩设备透过液用于电渗析浓水室进水；

d）脱盐：使用电渗析及离子交换树脂对料液进行脱盐处理，电渗析浓水循环用于步骤a）的水解步骤；

e）浓缩、结晶、离心：将料液浓缩至折光80%后进入结晶槽结晶，然后离心出母液得到晶体木糖。

所述的步骤b）中膜过滤设备为一级膜过滤与二级膜过滤串联使用，其中一级膜过滤为超滤膜，截流分子量为1000-5000Da；二级膜过滤为纳滤膜，截流分子量为400-1000Da。

所述的一级膜过滤后的截流液循环过滤1-4次，每次过滤前用去离子水稀释1-4倍；二级膜过滤后的截流液循环过滤2-4次，每次过滤前用去离子水稀释1-3倍。

所述的步骤c）中水解液先用膜浓缩设备浓缩至折光8%-15%，优选10%，再用多效蒸发器浓缩至折光20%-50%，优选30%。

所述的膜浓缩设备为耐酸材质纳滤膜，截流分子量为100-200Da。

所述的步骤d）中料液电渗析脱盐至电导300-2000μs/cm（优选500μs/cm和1000μs/cm），离子交换树脂脱盐至电导5-50μs/cm。

本发明的一种木糖生产工艺和现有技术相比，解决了现有技术中中和、离子交换污水处理成本高、电渗析在木糖生产中出现的使用寿命短、脱盐效率低、稳定性差及电耗高的问题；具有以下有益效果：

1）用活性炭或脱色树脂与多级膜过滤配合使用，避免了单独使用活性炭或脱色树脂造成的成本高、单独使用膜过滤使膜性能衰减快的缺点，并通过大量实验找出了两者之间的最佳平衡点，使成本最低、脱色处杂效果最好，去除了水解液中大部分的胶体蛋白、色素等杂质，保证后续电渗析和离子交换脱盐处理效率，减轻对电渗析的污染和结垢现象、降低电耗。

2）优化了膜浓缩设备选型，优选耐酸性纳滤膜元件，在浓缩糖液的同时，滤出大部分有机酸，使后续离子交换步骤负担减轻。与反渗透膜元件相比具有通量大、效率高、运行压力低、耗电少，兼具浓缩与除杂的功能。

3）优化了工艺步骤，将浓缩步骤放在脱盐步骤前，利用有机酸的挥发性，使料液在进电渗析之前通过蒸发浓缩进一步去除残留的有机酸，减轻电渗析和离子交换脱盐的负担，减少离子交换的污水排放，同时浓缩后硫酸浓度提高，使电渗析设备脱盐效率高、节省水和电，实现一举多得。

具体实施方式

实施例1：

向水解釜投入玉米芯1000kg，加入质量百分比浓度为1.0%的硫酸稀溶液5000kg，在温度120℃条件下水解2h，排出水解液；用脱色树脂将水解液脱色至透光60%后，进入截流分子量为3000Da的一级膜过滤，截流液再循环过滤3次，每次循环过滤前用去离子水稀释1倍；一级膜过滤透过液进入截流分子量为800Da二级膜过滤，截流液循环过滤3次，每次循环过滤前用去离子水稀释1倍；二级膜过滤透过液进入膜浓缩设备浓缩至折光10%，截流分子量为100Da的耐酸材质纳滤膜的透过液用于电渗析进水，浓缩液再用多效蒸发器浓缩至折光30%后用活性炭脱色至透光75%，脱色后的料液进入电渗析脱盐至电导500μs/cm，再用阴阳阴串联的离子交换树脂脱盐至电导10μs/cm，浓缩至折光80%后进入结晶槽结晶，离心出母液得到晶体木糖

实施例2：

向水解釜投入蔗渣4t，加入质量百分比浓度为1.5%的硫酸稀溶液24t，在温度110℃条件下水解3h，板框滤出水解液；用脱色树脂将水解液脱色至透光20%后，进入截流分子量为5000Da的一级膜过滤，截流液再循环过滤2次，每次循环过滤前用去离子水稀释3倍；一级膜过滤透过液进入截流分子量为1000Da二级膜过滤，截流液循环过滤4次，每次循环过滤前用去离子水稀释2倍；二级膜过滤透过液进入膜浓缩设备浓缩至折光15%，截流分子量为200Da的耐酸材质纳滤膜的透过液用于电渗析浓水进液，浓缩液再用多效蒸发器浓缩至折光20%后用脱色树脂脱色至透光60%，脱色后的料液进入电渗析脱盐至电导1000μs/cm，再用阴阳阴串联的离子交换树脂脱盐至电导20μs/cm，浓缩至折光80%后进入结晶槽结晶，离心出母液得到晶体木糖。

实施例3：

向水解釜投入玉米芯3t，加入质量百分比浓度为1.0%的硫酸稀溶液21t，在温度125℃条件下水解2.5h，板框滤出水解液；用活性炭将水解液脱色至透光80%后，进入截流分子量为2500Da的一级膜过滤，截流液循环过滤4次，每次循环过滤前用去离子水稀释1倍；一级膜过滤透过液进入截流分子量为400Da二级膜过滤系统过滤，截流液再循环过滤3次，每次循环过滤前用去离子水稀释2倍；二级膜过滤透过液进入膜浓缩设备浓缩至折光8%，截流分子量为150Da的耐酸材质纳滤膜的透过液用于电渗析浓水进液，浓缩液再用多效蒸发器浓缩至折光50%后用脱色树脂脱色至透光90%，脱色后的料液进入电渗析脱盐至电导2000μs/cm，再用阴阳阴串联的离子交换树脂脱盐至电导50μs/cm，浓缩至折光80%后进入结晶槽结晶，离心出母液得到晶体木糖。

实施例4：

向水解釜投入玉米芯2t，加入质量百分比浓度为1.0%的硫酸稀溶液8t，在温度125℃条件下水解2.5h，板框滤出水解液；用活性炭将水解液脱色至透光30%后，进入截流分子量为1000Da的一级膜过滤，截流液循环过滤1次，每次循环过滤前用去离子水稀释4倍；一级膜过滤透过液进入截流分子量为400Da二级膜过滤系统过滤，截流液再循环过滤2次，每次循环过滤前用去离子水稀释3倍；二级膜过滤透过液进入膜浓缩设备浓缩至折光8%，截流分子量为100Da的耐酸材质纳滤膜的透过液用于电渗析浓水进液，浓缩液再用多效蒸发器浓缩至折光30%后用脱色树脂脱色至透光80%，脱色后的料液进入电渗析脱盐至电导300μs/cm，再用阴阳阴串联的离子交换树脂脱盐至电导5μs/cm，浓缩至折光80%后进入结晶槽结晶，离心出母液得到晶体木糖。

上述木糖生产工艺解决了现有技术中中和、离子交换污水处理成本高、电渗析在木糖生产中出现的使用寿命短、脱盐效率低、稳定性差及电耗高的问题；优化了膜浓缩设备选型和工艺步骤，降低了生产成本，提高了产品质量。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

Claims (6)

1.一种木糖生产工艺，其特征在于，该木糖生产工艺步骤如下：

a）水解：富含多缩戊糖的植物纤维经预处理后加入质量百分比浓度为1.0-1.5%的稀硫酸溶液进行水解反应，滤出液体得到水解液；

b）脱色除杂：用活性炭或脱色树脂将水解液脱色至透光20%-80%后，经膜过滤设备过滤除杂；

c）浓缩脱色：将过滤除杂后的水解液浓缩后，脱色至透光60%-90%获得料液，将膜浓缩设备透过液用于电渗析浓水室进水；

d）脱盐：使用电渗析及离子交换树脂对料液进行脱盐处理，电渗析浓水循环用于步骤a）的水解步骤；

e）浓缩、结晶、离心：将料液浓缩至折光80%后进入结晶槽结晶，然后离心出母液得到晶体木糖。

2.根据权利要求1所述的一种木糖生产工艺，其特征在于，所述的步骤b）中膜过滤设备为一级膜过滤与二级膜过滤串联使用，其中一级膜过滤为超滤膜，截流分子量为1000-5000Da；二级膜过滤为纳滤膜，截流分子量为400-1000Da。

3.根据权利要求2所述的一种木糖生产工艺，其特征在于，所述的一级膜过滤后的截流液循环过滤1-4次，每次过滤前用去离子水稀释1-4倍；二级膜过滤后的截流液循环过滤2-4次，每次过滤前用去离子水稀释1-3倍。

4.根据权利要求1所述的一种木糖生产工艺，其特征在于，所述的步骤c）中水解液先用膜浓缩设备浓缩至折光8%-15%，再用多效蒸发器浓缩至折光20%-50%。

5.根据权利要求4所述的一种木糖生产工艺，其特征在于，所述的膜浓缩设备为耐酸材质纳滤膜，截流分子量为100-200Da。

6.根据权利要求1所述的一种木糖生产工艺，其特征在于，所述的步骤d）中料液电渗析脱盐至电导300-2000μs/cm，离子交换树脂脱盐至电导5-50μs/cm。