CN105296681A - 一种秸秆生产木糖的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种秸秆生产木糖的工艺，其特征在于将秸秆粉碎过10～20目筛制成秸秆粉，将水加热到70～80℃后加入硫酸，配制成含量为2-3％的稀硫酸液，按照秸秆粉和稀硫酸液重量比为1∶4-4.5的比例混合搅拌，配制成水解原液，水解原液在加热温度为100-105℃条件下，加热50-60分钟，加热同时蒸发水蒸汽，使水解液在加热完后料液重量比减至1∶2-3，水解后，液渣压榨分离，分离出的液体通过CaCO3中和，中和PH＝3～4，然后经过过滤，即得木糖水解液。
Description
技术领域
本发明涉及一种秸秆生产木糖的工艺。
背景技术
D-木糖为细针状晶体，味甜，熔点153～154℃，化学式为C5H10O5，分子量150。木糖主要作为生产木糖醇的原料，另外可以作为无热量甜味剂，用于医药、食品、荤菜肴制品，酱油色原料，油脂抗氧剂、食品加工改良剂等，还可以作为工业原料，制取糖苷代甘油，制取三羟基戊二酸代替有机酸。
木糖醇分子式为C5H12O5，比木糖多两个氢，分子量152，由木糖加氢所生成。木糖醇主要应用在医学上，作为糖尿病人的治疗剂和营养剂，它可以改善肝功能，抗酮体。作为静脉注射可以降低血液中乳酸、脂肪酸、葡萄糖，丙酮酸等含量，并使胰岛素略有上升，肝脏中糖原含量增加，尿中酮体下降。用木糖醇输液比葡萄糖更稳定，适用于糖质的补给，特别是在外科手术时和手术后，不能使用葡萄糖，这时木糖醇是一种理想的输液剂。最新数据表明，木糖醇对控制和减轻体重有作用，有减肥的功效。另外还有缓泻作用，对肾功能衰竭者也有很好的作用，对儿童有防龋齿的特性。在工业上可以作为工业原料，广泛应用于塑料、皮革、油漆、涂料、炸药、活性剂、添加剂、乳化剂、石油破乳剂等许多领域。葡萄糖分子式为C6H12O6，分子量180，无色或白色结晶粉未，熔点146℃，具有还原性和右旋光性。葡萄糖发酵生成酒精，酒精分子式为CH3CH2OH，化学名称为乙醇，密度0.789，熔点-117.3℃，沸点78.4℃，属于重要的溶剂和液体能源，被广泛用于制染料、涂料、药物、合成橡胶、洗涤剂等。
目前我国生产木糖的原料多为玉米芯，玉米芯预处理需要几道工序，要经过筛选、除尘、清洗、热水洗，稀酸或稀碱洗，生产工艺非常繁锁，且生产成本相对较高，秸秆主要由纤维素、半纤维素、木质素等成分组成，以往大部分秸秆都当废物烧掉了，不仅极大地浪费了资源，而且污染了环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种原料来源广泛、生产工艺简单、能耗低的秸秆生产木糖的工艺。
本发明采用如下技术方案：
本发明将秸秆粉碎过10～20目筛制成秸秆粉，将水加热到70～80℃后加入硫酸，配制成含量为2-3％的稀硫酸液，按照秸秆粉和稀硫酸液重量比为1∶4-4.5的比例混合搅拌，配制成水解原液，水解原液在加热温度为100-105℃条件下，加热50-60分钟，加热同时蒸发水蒸汽，使水解液在加热完后料液重量比减至1∶2-3，水解后，液渣压榨分离，分离出的液体通过CaCO3中和，中和PH＝3～4，然后经过过滤，即得木糖水解液。
本发明所述的木糖水解液再经脱色、树脂吸附、过滤、浓缩、蒸溜、结晶、干燥、即可得到木糖晶体。
本发明所述的秸秆在粉碎同时进行风选，去除杂质。
本发明所述的秸秆是含水量为5-10％的干秸秆。
本发明水解所分离出来的渣，在加热温度为180-200℃的条件下，加热30-40分钟，水解后，液渣压榨分离，得到葡萄糖水解液，水解液经过CaCO3中和，中和PH＝4.5～5，然后过滤，过滤后的液加酒曲和营养盐发酵，再经过蒸溜、精溜得到酒精。
本发明所述的秸秆是玉米、高梁、小麦、棉花的秸秆。
本发明积极效果如下：秸秆主要由纤维素、半纤维素、木质素等成分组成，其中纤维素占30～50％，半纤维素占20～30％，木质素占20％左右。纤维素是六碳糖聚合物，水解后得葡萄糖。半纤维素主要是五碳糖聚合物，水解后可得D-木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖等，主要成分为D-木糖，占80％以上。纤维素较稳定，不易水解，它不溶于水和碱液，在稀酸作用下，加热到160～180℃，方可水解成葡萄糖。半纤维素易水解，在稀酸中加热到100℃，就可以水解成单糖。半纤维素水解主要成分为D-木糖。
采用本发明工艺是将秸秆水解后得到D-木糖和葡萄糖，葡萄糖再去发酵成为酒精。采用本发明的方法，1吨秸秆可生产200-250kg木糖和200kg左右酒精。目前我国生产木糖的原料多为玉米芯，采用本发明工艺生产木糖原料成本低，秸秆的成本要比玉米芯低1/3～1/4。采用本发明工艺生产木糖预处理简单成本低，玉米芯预处理需要几道工序，要经过筛选、除尘、清洗、热水洗，稀酸或稀碱洗，非常繁锁。而本发明所用秸秆粉，只需将干秸秆粉碎成10～20目秸秆粉即可，预处理非常简单，成本大大降低，杂质部分在粉碎过程中即可除去。采用本发明工艺生产木糖耗能少，糖度高，玉米芯水解液料水比为1∶8，本发明为1∶4，并在100℃蒸煮过程中同时蒸发，把蒸发的热量收集起来，不但可使料水比降为水解后的1∶2.5左右，降低后序工艺的耗能，同时使糖浓度提高到10％左右，因此整个工艺耗能将减少1/3以上。采用本发明工艺生产木糖原料来源广泛，玉米秸秆、稻秸、麦秸、棉花秆、高梁秸等，只要是秸秆都可以，不受地域的限制，打破了玉米芯的地域限制。
以往大部分秸秆都当废物烧掉了，不仅极大地浪费了资源，而且污染了环境。全国每年约有6亿吨的秸秆，采用本发明工艺生产木糖1吨秸秆可生产200-250kg的木糖和180-200kg的酒精。1吨秸秆收购价100-150元。现在市场价1吨木糖售价为1万元左右，酒精6000元左右，1吨秸秆生产后产值可达3500元左右，纯利润在800元以上。若以全国有一半秸秆即3亿吨的秸秆生产计算可创造10000亿元以上的产值，可为国家带来几百亿的税收，给农民带来几百亿元的收入，给企业带来上千亿元的利润，同时消除了秸秆燃烧所带来的污染。
具体实施方式
实施例1
(1)水解原液配制
采用本发明工艺生产木糖使用小麦干秸秆，即秸秆的含水量为5％的小麦秸秆，秸秆粉碎过20目筛，制成秸秆粉，在粉碎同时进行风选，去除杂质，用80℃的热水与硫酸配制成2％的稀硫酸溶液，与秸秆粉按照料液重量比1∶4.5的比例搅拌成水解原液。
(2)第一次水解
水解原液在加热温度为100℃条件下，加热60分钟，加热同时蒸发水蒸汽，使水解液在加热完后料液重量比减至1∶2。水解后，液渣压榨分离，得到木糖水解液，通过CaCO3中和，中和PH＝3，然后经过过滤、脱色、树脂吸附等工艺，即得10％纯净的木糖水解液，再经过滤、浓缩、蒸溜、结晶、干燥即可得到木糖晶体。
(3)第二次水解
第一次水解所分离出来的渣，在加热温度为200℃的条件下，加热30分钟，水解后，液渣压榨分离，得到葡萄糖水解液，水解液经过CaCO3中和，中和PH＝4.5，然后过滤，过滤后的液加酒曲和营养盐去发酵，再经过蒸溜、精溜得到酒精产品。
实施例2
(1)水解原液配制
采用本发明工艺生产木糖使用玉米干秸秆，即玉米秸秆的含水量为8％，秸秆粉碎过15目筛制成秸秆粉，在粉碎同时进行风选，去除杂质，用75℃的热水与硫酸配制成2.5％的稀酸溶液，与秸秆粉按照料液重量比1∶4.2的比例搅拌成水解原液。
(2)第一次水解
水解原液在加热温度为102℃条件下，加热55分钟，加热同时蒸发水蒸汽，使水解液在加热完后料液重量比减至1∶2.5。水解后，液渣压榨分离，得到木糖水解液，通过CaCO3中和，中和PH＝3.5，然后经过过滤、脱色、树脂吸附工艺，即得10.5％纯净的木糖水解液，再经过滤、浓缩、蒸溜、结晶、干燥即可得到木糖晶体。
(3)第二次水解
第一次水解所分离出来的渣，在加热温度为190℃的条件下，加热35分钟，水解后，液渣压榨分离，得到葡萄糖水解液，水解液经过CaCO3中和，中和PH＝5，然后过滤，过滤后的液加酒曲和营养盐去发酵，再经过蒸溜、精溜得到酒精产品。
实施例3
1、水解原液配制
采用本发明工艺生产木糖使用高梁干秸秆，即高梁秸秆的含水量为10％，秸秆粉碎过10目筛制成秸秆粉，在粉碎同时进行风选，去除杂质，用70℃的热水与硫酸配制成3％的稀酸溶液，与秸秆粉按照料液重量比1∶4的比例搅拌成水解原液。
2、第一次水解
水解原液在加热温度为105℃条件下，加热50分钟，加热同时蒸发水蒸汽，使水解液在加热完后料液重量比减至1∶3。水解后，液渣压榨分离，得到木糖水解液，通过CaCO3中和，中和PH＝4，然后经过过滤、脱色、树脂吸附等工艺，即得9.5纯净的木糖水解液，再经过滤、浓缩、蒸溜、结晶、干燥即可得到木糖晶体。
3、第二次水解
第一次水解所分离出来的渣，在加热温度为180℃的条件下，加热40分钟，水解后，液渣压榨分离，得到葡萄糖水解液，水解液经过CaCO3中和，中和PH＝4.7，然后过滤，过滤后的液加酒曲和营养盐去发酵，再经过蒸溜、精溜得到酒精产品。
Claims (5)
1.一种秸秆生产木糖的工艺，其特征在于将秸秆粉碎过10～20目筛制成秸秆粉，将水加热到70～80℃后加入硫酸，配制成含量为2-3％的稀硫酸液，按照秸秆粉和稀硫酸液重量比为1∶4-4.5的比例混合搅拌，配制成水解原液，水解原液在加热温度为100-105℃条件下，加热50-60分钟，加热同时蒸发水蒸汽，使水解液在加热完后料液重量比减至1∶2-3，水解后，液渣压榨分离，分离出的液体通过CaCO3中和，中和PH＝3～4，然后经过过滤，即得木糖水解液。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆生产木糖的工艺，其特征在于所述的木糖水解液再经脱色、树脂吸附、过滤、浓缩、蒸溜、结晶、干燥、即可得到木糖晶体。
3.根据权利要求1或2所述的一种秸秆生产木糖的工艺，其特征在于所述的秸秆在粉碎同时进行风选，去除杂质。
4.根据权利要求1或2所述的一种秸秆生产木糖的工艺，其特征在于所述的秸秆是含水量为5-10％的干秸秆。
5.根据权利要求1或2所述的一种秸秆生产木糖的工艺，其特征在于水解所分离出来的渣，在加热温度为180-200℃的条件下，加热30-40分钟，水解后，液渣压榨分离，得到葡萄糖水解液，水解液经过CaCO3中和，中和PH＝4.5～5，然后过滤，过滤后的液加酒曲和营养盐发酵，再经过蒸溜、精溜得到酒精。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106509915A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-22 | 济南米铎碳新能源科技有限公司 | 玉米秸秆生产膳食纤维并联产木糖、糠醛的方法 |
| CN106753413A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 刘贵彬 | 利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法 |
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2014
- 2014-07-17 CN CN201410340179.5A patent/CN105296681A/zh active Pending
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