CN106191167A - 一种利用酶解法制备木糖的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用酶解法制备木糖的生产工艺，主要步骤如下：（1）粘胶纤维废水脱碱；（2）固体酸调节pH；（3）酶解；（4）离子交换；（5）浓缩结晶。相对于现有技术，本发明工艺简单、低污染、低耗能、短周期、低成本，原料本为零，且无玉米芯渣产生，酶使用量也很少，大大的提高生产能力，把木糖总生产成本控制在4000元/吨以内，降低成本吨糖4000元以上，也大幅度的缩减了上产周期，可以缩短生产周期50%以上。
Description
技术领域
本发明属于功能糖生产技术领域，具体涉及一种利用酶解法制备木糖的生产工艺。
背景技术
木糖是一种戊糖，其外观为无色至白色的结晶或粉末，有甜味，易溶于水，难溶于乙醇。木糖因最末端碳原子含醛基而具有还原性，可通过还原加氢制造木糖醇，这是当前商品木糖的主要用途。在自然界中，木糖是存在量最大的戊糖，除了竹笋内存在游离状态的木糖外，绝大部分天然木糖以大分子木聚糖的形式广泛存在于植物的半纤维素中。用盐酸、硫酸、有机酸等或木聚糖酶可以使木聚糖降解，从而获得木糖。木糖主要用作木糖醇的基料。其次，木糖还具有以下用途和生理功能：（1）除了添加在食品、饮料中作为无热量甜味剂，非常适合肥胖及糖尿病患者之外，木糖还用于输液；（2）在日本，木糖已用作烤制品和高档酱油色；（3）具有调整肠道功能和双歧杆菌的增殖作用，一定程度上提高机体的免疫能力；（4）不被口腔内微生物所利用，可防龋齿；（5）有降低血脂和胆固醇及预防肠癌的作用；（6）食物中添加少量木糖，有很好的保健效果；（7）木糖与钙同时摄入，不仅能提高人体对钙的吸收率和保留率，而且还能防止便秘的发生。
现有木糖生产的方法是以玉米芯为原料，硫酸为催化剂，在高温下水解，经过活性炭脱色，离子交换净化除去大量的硫酸、有机酸及胶体。传统生产工艺原料成本占到木糖总成本的25%以上，消耗大量的硫酸和蒸汽，产生大量污水排放，不仅工艺复杂、周期长，还成本高、消耗大、质量较为不稳定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有技术以玉米芯为原料，硫酸为催化剂，消耗大量的硫酸和蒸汽，产生大量污水排放，不仅工艺复杂、周期长，还成本高、消耗大、质量较为不稳定，为解决上述问题，本发明提供一种利用酶解法制备木糖的生产工艺。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种利用酶解法制备木糖的生产工艺，主要步骤如下：
（1）粘胶纤维废水脱碱：将黏胶纤维废水称重后，置于电渗析脱碱设备中作为淡相，电导率为150ms/cm-300ms/cm，浓相为纯化水，淡相与浓相的体积比为（1-3）:1，通电，在淡相电导率降至2000μs/cm时，停止脱碱，将脱碱液和回收碱水从电渗析设备移除；
（2）固体酸调节pH：把脱碱液置于容器内，加入固体酸，边加边搅拌，调节pH至5.0-6.5，过滤除去固体酸，得到中和液，固体酸再生备用；
（3）酶解：将上述中和液加热至45℃-55℃，边搅拌边加入木聚糖酶，木聚糖酶加入量为中和液体积的0.3%-0.7%，搅拌2-7小时，当还原糖达到7%以上后，得到酶解液，将酶解液用分子量为2000的超滤膜过滤，透过液为木糖液，浓相液为酶和多糖，浓相液返回酶解进一步水解；
（4）离子交换：将步骤（3）得到的木糖液加热至70℃-90℃，真空浓缩至25%-30%浓度，再加入浓缩液总体积0.2%-0.6%的活性炭进行脱色，得到25%-30%浓度的木糖液；将浓缩脱色后的木糖液，通过离子交换树脂，得到20%-25%浓度的木糖液；
（5）浓缩结晶：将步骤（4）得到的木糖液真空浓缩至84%-86%浓度，然后缓慢降温并不断搅拌，降温速度控制为1℃/h -1.5℃/h，搅拌速度2r/min-3r/min，降温至30℃-35℃时，将已结晶好的糖液置于离心机分离，干燥，即得到合格的木糖。
所述步骤（4）中，按阳树脂→阴树脂的顺序进行离子交换。
所述阳树脂为007×1凝胶型强酸阳离子交换树脂，阴树脂为D301大孔弱碱性阴离子交换树脂。
所述阳树脂交换总量控制为树脂重量的30Bv，交换流速为树脂重量的1Bv，阴树脂交换总量控制为树脂重量的60Bv，交换流速为树脂重量的1Bv。
所述步骤（3）中，中和液加热至50℃。
所述步骤（3）中，木聚糖酶加入量为中和液体积的0.5%。
所述步骤（4）中活性炭加入量为浓缩液体积的0.3%。
所述步骤（1）中淡相与浓相的体积比为2:1。
本发明所述粘胶纤维废水是指在粘胶纤维生产工艺中，原料溶解浆（浆粕）经碱液浸渍，溶解其中的半纤维素，压榨后将浸渍液经过一次套用后，经过纳滤膜洗滤除去部分液碱，并将半纤维素浓缩至10%-20%，其半纤维素含量为10%-20%，碱含量为1.0%-2.0%，影响浆粕中的半纤维素溶出后，直接排放的废水。
相对于现有技术，本发明工艺简单、低污染、低耗能、短周期、低成本，原料本为零，且无玉米芯渣产生，酶使用量也很少，大大的提高生产能力，把木糖总生产成本控制在4000元/吨以内，降低成本吨糖4000元以上，也大幅度的缩减了上产周期，可以缩短生产周期50%以上。
附图说明
图1是本发明木糖生产工艺流程图。
具体实施方式
固体酸再生方法为现有技术。
分子量为2000的超滤膜即分子量小于2000的小分子可以穿过的超滤膜。
NKC-9、D072、D001-CC、D072H、D001SS和007×1均为市场上买到的磺酸型树脂。
实施例1：
一种利用酶解法制备木糖的生产工艺，主要步骤如下：
（1）粘胶纤维废水脱碱：将黏胶纤维废水称重后，置于电渗析脱碱设备中作为淡相，电导率为150ms/cm-300ms/cm，浓相为纯化水，淡相与浓相的体积比为（1-3）:1，通电，在淡相电导率降至2000μs/cm时，停止脱碱，将脱碱液和回收碱水从电渗析设备移除；
（2）固体酸调节pH：把脱碱液置于容器内，加入固体酸，边加边搅拌，调节pH至5.0-6.5，过滤除去固体酸，得到中和液，固体酸再生备用；
（3）酶解：将上述中和液加热至45℃-55℃，边搅拌边加入木聚糖酶，木聚糖酶加入量为中和液体积的0.3%-0.7%，搅拌2-7小时，当还原糖达到7%以上后，得到酶解液，将酶解液用分子量为2000的超滤膜过滤，透过液为木糖液，浓相液为酶和多糖，浓相液返回酶解进一步水解；
（4）离子交换：将步骤（3）得到的木糖液加热至70℃-90℃，真空浓缩至25%-30%浓度，再加入浓缩液总体积0.2%-0.6%的活性炭进行脱色，得到25%-30%浓度的木糖液；将浓缩脱色后的木糖液，通过离子交换树脂，得到20%-25%浓度的木糖液；
（5）浓缩结晶：将步骤（4）得到的木糖液真空浓缩至84%-86%浓度，然后缓慢降温并不断搅拌，降温速度控制为1℃/h -1.5℃/h，搅拌速度2r/min-3r/min，降温至30℃-35℃时，将已结晶好的糖液置于离心机分离，干燥，即得到合格的木糖。
步骤（4）中，按阳树脂→阴树脂的顺序进行离子交换。
阳树脂为007×1凝胶型强酸阳离子交换树脂，阴树脂为D301大孔弱碱性阴离子交换树脂。
阳树脂交换总量控制为树脂重量的30Bv，交换流速为树脂重量的1Bv，阴树脂交换总量控制为树脂重量的60Bv，交换流速为树脂重量的1Bv。
步骤（3）中，中和液加热至50℃。
步骤（3）中，木聚糖酶加入量为中和液体积的0.5%。
步骤（4）中活性炭加入量为浓缩液体积的0.3%。
所述步骤（1）中淡相与浓相的体积比为2:1。
实施例2：
一种利用酶解法制备木糖的生产工艺，主要步骤如下：
（1）粘胶纤维废水脱碱：将黏胶纤维废水称重后，置于电渗析脱碱设备中作为淡相，电导率为150ms/cmms/cm，浓相为纯化水，淡相与浓相的体积比为2:1，通电，在淡相电导率降至2000μs/cm时，停止脱碱，将脱碱液和回收碱水从电渗析设备移除；
（2）固体酸调节pH：把脱碱液置于容器内，加入固体酸，边加边搅拌，固体酸的体积为脱碱液体积的0.5%，调节pH至5.0，过滤除去固体酸，得到中和液，固体酸再生备用；
（3）酶解：将上述中和液加热至45℃，边搅拌边加入木聚糖酶，木聚糖酶加入量为中和液体积的0.3%，搅拌2小时，当还原糖达到7%以上后，得到酶解液，将酶解液用分子量为2000的超滤膜过滤，透过液为木糖液，浓相液为酶和多糖，浓相液返回酶解进一步水解；
（4）离子交换：将步骤（3）得到的木糖液加热至70℃，真空浓缩至25%浓度，再加入浓缩液总体积0.2%的活性炭进行脱色，得到25%浓度的糖液；将浓缩脱色后的木糖液，通过离子交换树脂，得到20%浓度的木糖液；
（5）浓缩结晶：将步骤（4）得到的木糖液真空浓缩至84%浓度，然后缓慢降温并不断搅拌，降温速度控制为1℃/h，搅拌速度2r/min，降温至30℃时，将已结晶好的糖液置于离心机分离，干燥，即得到合格的木糖。
步骤（4）中，按阳树脂→阴树脂的顺序进行离子交换，阳树脂为007×1凝胶型强酸阳离子交换树脂，阴树脂为D301大孔弱碱性阴离子交换树脂，阳树脂交换总量控制为树脂重量的30Bv，交换流速为树脂重量的1Bv，阴树脂交换总量控制为树脂重量的60Bv，交换流速为树脂重量的1Bv。
得到的结晶木糖为白色粉末，易溶于水，难溶于乙醇，纯度为99.08%。
实施例3-12中木糖生产工艺各步骤的参数见表1-2，其他同实施例2。
实施例13：
一种利用酶解法制备木糖的生产工艺，主要步骤如下：
（1）粘胶纤维废水脱碱：将黏胶纤维废水称重后，置于电渗析脱碱设备中作为淡相，电导率为300ms/cm，浓相为纯化水，淡相与浓相的体积比为2:1，通电，在淡相电导率降至2000μs/cm时，停止脱碱，将脱碱液和回收碱水从电渗析设备移除；
（2）固体酸调节pH：把脱碱液置于容器内，加入固体酸，边加边搅拌，固体酸的体积为脱碱液体积的01%，调节pH至6.5，过滤除去固体酸，得到中和液，固体酸再生备用；
（3）酶解：将上述中和液加热至55℃，边搅拌边加入木聚糖酶，木聚糖酶加入量为中和液体积的00.7%，搅拌7小时，当还原糖达到7%以上后，得到酶解液，将酶解液用分子量为2000的超滤膜过滤，透过液为木糖液，浓相液为酶和多糖，浓相液返回酶解进一步水解；
（4）离子交换：将步骤（3）得到的木糖液加热至90℃，真空浓缩至30%浓度，再加入浓缩液总体积0.2-0.6%的活性炭进行脱色，得到30%浓度的糖液；将浓缩脱色后的木糖液，通过离子交换树脂，得到25%浓度的木糖液；
（5）浓缩结晶：将步骤（4）得到的木糖液真空浓缩至86%浓度，然后缓慢降温并不断搅拌，降温速度控制为1.5℃/h，搅拌速度3r/min，降温至35℃时，将已结晶好的糖液置于离心机分离，干燥，即得到合格的木糖。
步骤（4）中，按阳树脂→阴树脂的顺序进行离子交换，阳树脂为007×1凝胶型强酸阳离子交换树脂，阴树脂为D301大孔弱碱性阴离子交换树脂，阳树脂交换总量控制为树脂重量的30Bv，交换流速为树脂重量的1Bv，阴树脂交换总量控制为树脂重量的60Bv，交换流速为树脂重量的1Bv。
得到的结晶木糖为白色粉末，易溶于水，难溶于乙醇，纯度为99.21%。
相对于现有技术，本发明工艺简单、低污染、低耗能、短周期、低成本，原料本为零，且无玉米芯渣产生，酶使用量也很少，大大的提高生产能力，把木糖总生产成本控制在4000元/吨以内，降低成本吨糖4000元以上，也大幅度的缩减了上产周期，可以缩短生产周期50%以上。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种利用酶解法制备木糖的生产工艺，其特征在于：主要步骤如下：
（1）粘胶纤维废水脱碱：将黏胶纤维废水称重后，置于电渗析脱碱设备中作为淡相，电导率为150ms/cm-300ms/cm，浓相为纯化水，淡相与浓相的体积比为（1-3）:1，通电，在淡相电导率降至2000μs/cm时，停止脱碱，将脱碱液和回收碱水从电渗析设备移除；
（2）固体酸调节pH：把脱碱液置于容器内，加入固体酸，边加边搅拌，调节pH至5.0-6.5，过滤除去固体酸，得到中和液，固体酸再生备用；
（3）酶解：将上述中和液加热至45℃-55℃，边搅拌边加入木聚糖酶，木聚糖酶加入量为中和液体积的0.3%-0.7%，搅拌2-7小时，当还原糖达到7%以上后，得到酶解液，将酶解液用分子量为2000的超滤膜过滤，透过液为木糖液，浓相液为酶和多糖，浓相液返回酶解进一步水解；
（4）离子交换：将步骤（3）得到的木糖液加热至70℃-90℃，真空浓缩至25%-30%浓度，再加入浓缩液总体积0.2%-0.6%的活性炭进行脱色，得到25%-30%浓度的木糖液；将浓缩脱色后的木糖液，通过离子交换树脂，得到20%-25%浓度的木糖液；
（5）浓缩结晶：将步骤（4）得到的木糖液真空浓缩至84%-86%浓度，然后缓慢降温并不断搅拌，降温速度控制为1℃/h -1.5℃/h，搅拌速度2r/min-3r/min，降温至30℃-35℃时，将已结晶好的糖液置于离心机分离，干燥，即得到合格的木糖。
2.根据权利要求1所述的利用酶解法制备木糖的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中，按阳树脂→阴树脂的顺序进行离子交换。
3.根据权利要求2所述的利用酶解法制备木糖的生产工艺，其特征在于：所述阳树脂为007×1凝胶型强酸阳离子交换树脂，阴树脂为D301大孔弱碱性阴离子交换树脂。
4.根据权利要求2所述的利用酶解法制备木糖的生产工艺，其特征在于：所述阳树脂交换总量控制为树脂重量的30Bv，交换流速为树脂重量的1Bv，阴树脂交换总量控制为树脂重量的60Bv，交换流速为树脂重量的1Bv。
5.根据权利要求1所述的利用酶解法制备木糖的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，中和液加热至50℃。
6.根据权利要求1所述的利用酶解法制备木糖的生产工艺，其特征在于：所述步骤（3）中，木聚糖酶加入量为中和液体积的0.5%。
7.根据权利要求1所述的利用酶解法制备木糖的生产工艺，其特征在于：所述步骤（4）中活性炭加入量为浓缩液体积的0.3%。
8.根据权利要求1所述的利用酶解法制备木糖的生产工艺，其特征在于：所述步骤（1）中淡相与浓相的体积比为2:1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161207 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |