CN106543236A - 一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法，该结晶木糖和阿拉伯糖的方法是将木糖母液进行色谱分离‑酶解‑脱色‑脱盐‑浓缩‑结晶之后离心烘干后分别得到晶体木糖和晶体阿拉伯糖。本发明和现有技术相比，具有的有益效果是：直接进行色谱分离，提高色谱分离效率；通过酶解法去除木糖组分液中的半乳糖和阿拉伯糖，使色谱分离后的木糖组分液木糖纯度提高到80%‑90%，使木糖结晶收率提高到65‑70%；通过酶解过程中产生的过氧化氢作为杀菌剂，解决糖液精制后易染菌致使出现滋生物的问题；相对于发酵法去除葡萄糖和半乳糖，酶解工艺条件简单，易于控制，不易染菌，易于过滤，无需添加助滤剂，无需稀释木糖母液，降低了生产成本，提高了生产效率。

Description

一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法

技术领域

本发明涉及阿拉伯糖制造技术领域，具体地说是一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法。

背景技术

木糖的生产工艺主要是通过酸解法或生物发酵法将农林废弃物中的半纤维素降解成为单糖，再通过精制提纯技术将木糖结晶出来，结晶后剩余的较粘稠的液体即为木糖母液。木糖母液中含有D-葡萄糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖及少量的其他杂质，由于生产工艺、生产原料的不同，木糖母液中的各组分纯度稍有差别，但大致处在一定的范围内，通常木糖母液中各组分纯度为：D-葡萄糖10%-16%，D-木糖42%-48%，L-阿拉伯糖25%-31%、D-半乳糖10%-16%，杂质3-7%。

木糖母液中各糖组分的纯度均达不到结晶的要求，实际生产中通过发酵去除葡萄糖，再采用模拟移动床技术将木糖和阿拉伯糖分离后分别精制纯化结晶，但半乳糖的存在使得木糖组分中含有约7-15%的半乳糖，影响了木糖的结晶收率和成品品质。

传统工艺中木糖母液在发酵前需要稀释至折光20%，稀释后在进入模拟移动床前还需要进行浓缩，因此稀释倍数越高，后期浓缩成本越高。

传统工艺中需要对色谱分离后的料液进行色谱分离，分离后的料液经过精制纯化步骤后得到较为纯净的料液，该料也容易染菌产生滋生物，影响了料液粘度，使结晶收率降低且晶体品质变差。

文献记载中葡萄糖和半乳糖的去除采用酵母发酵法，论文《纯化木糖结晶母液的发酵试验》和专利《一种提高木糖母液中木糖结晶效率的方法》（申请号：201210056432.5）中记载了通过发酵法去除木糖母液中葡萄糖和半乳糖方法，而在实际生产中并没有采取去除半乳糖的方法，原因是发酵去除半乳糖的技术并不成熟。发酵的方法条件较难控制，一旦条件控制不好，易出现酵母死亡失活、染菌的问题。

上述可见，传统工艺和文献记载中对于葡萄糖和半乳糖的去除均采用酵母发酵法，而酵母发酵法存在着过滤困难的问题，通常酵母过滤先进行离心分离去掉大部分的酵母，而后通过添加助滤剂如硅藻土滤除剩余酵母，这种方法仍不好过滤，后续脱色过滤时过滤速度较慢。酵母发酵法工艺条件较为苛刻，需要调节pH4-4.5，控制温度20-40℃，同时不断鼓入空气及搅拌，且需要添加适当的营养盐成分，否则会出现酵母失活的现象。酵母发酵法还存在染菌的隐患，这也是由于条件控制不好、灭菌不彻底造成的。

利用葡萄糖氧化酶降解葡萄糖，利用半乳糖氧化酶降解半乳糖是现有技术，而在木糖母液制备木糖和阿拉伯糖的生产中并无应用。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，该结晶木糖和阿拉伯糖的方法步骤如下：

步骤1）将木糖母液进行色谱分离，得到木糖组分液和阿拉伯糖组分液；

步骤2）将木糖组分液打入酶解罐中加入酶液进行酶解去除葡萄糖和半乳糖，得到木糖组分酶解液；酶解过程中通入流量为1-7m³/h的压缩空气并搅拌，酶解时间5-24h；

步骤3）向木糖组分酶解液中加入絮凝剂，将酶解产物絮凝沉淀，继续加入活性炭脱色至透光40%-70%，板框过滤后得到木糖组分脱色液；用活性炭将阿拉伯糖组分液脱色至透光40%-70%，得到阿拉伯糖组分脱色液；

步骤4）将木糖组分脱色液和阿拉伯糖组分脱色液分别过阳阴离交树脂脱盐，得到木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液；

步骤5）分别将木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液浓缩至折光78%-85%，采用冷却结晶的方式降温结晶，离心烘干后分别得到晶体木糖和晶体阿拉伯糖。

所述的步骤1）中木糖母液是通过酸解法或生物发酵法将农林废弃物中的半纤维素降解成为单糖，再通过精制提纯技术将木糖结晶出来，结晶后剩余的较粘稠的液体。

所述的农林废弃物为玉米芯、甘蔗渣、毛竹渣、玉米秸秆、小麦秆、稻草、芦苇或桦树皮。

所述的步骤2）中酶液的添加量为木糖组分液质量的1-5‰，所述的酶液是由葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶和过氧化酶制成，各成分的重量份配比为葡萄糖氧化酶0.5-2份，半乳糖氧化酶0.5-2份，过氧化酶0.5-2份。

所述的步骤3）中絮凝剂由聚氯化铝和阳离子型聚丙烯酰胺配合使用，使用前先将聚氯化铝配制成质量百分比浓度5%的聚氯化铝溶液，将阳离子型聚丙烯酰胺配制成质量百分比浓度0.1%的聚丙烯酰胺溶液，使用时先将聚氯化铝溶液加入到木糖组分酶解液中，搅拌均匀后，再将聚丙烯酰胺溶液加入到木糖组分酶解液中。

所述的聚氯化铝溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的3-4%添加。

所述的聚丙烯酰胺溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的3-4%添加。

本发明的一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法和现有技术相比，具有的有益效果是：通过酶解法去除木糖组分液中的半乳糖和阿拉伯糖，使水解液中的木糖纯度提高到80%-90%，使木糖结晶收率提高到65-70%；通过酶解过程中产生的过氧化氢作为杀菌剂，解决水解液精制后易染菌致使出现滋生物的问题；相对于发酵法去除葡萄糖和半乳糖，酶解工艺条件简单，易于控制，不易染菌，易于过滤，无需添加助滤剂，无需稀释木糖母液，降低了生产成本，提高了生产效率。

具体实施方式

实施例1：

配置絮凝剂备用：将聚氯化铝配制成质量百分比浓度5%的聚氯化铝溶液，将阳离子型聚丙烯酰胺配制成质量百分比浓度0.1%的聚丙烯酰胺溶液，备用。

配置酶液备用：酶液是由葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶和过氧化酶制成，各成分的重量份配比为葡萄糖氧化酶2份，半乳糖氧化酶2份，过氧化酶0.5份。

该结晶木糖和阿拉伯糖的方法步骤如下：

步骤1）通过酸硫酸水解法将玉米芯、芦苇或桦树皮中的半纤维素降解成为单糖，再通过精制提纯技术将木糖结晶出来，结晶后剩余的较粘稠的液体为木糖母液；取质量百分比浓度为55%的木糖母液1t进行色谱分离，得到木糖组分液和阿拉伯糖组分液；

步骤2）将木糖组分液打入酶解罐中加入酶液进行酶解去除葡萄糖和半乳糖，得到木糖组分酶解液；酶液的添加量为木糖组分液质量的5‰，酶解过程中通入流量为7m³/h的压缩空气并搅拌，酶解时间5h；

步骤3）向木糖组分酶解液中加入聚氯化铝溶液，聚氯化铝溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的3%添加；搅拌均匀后继续加入阳离子型聚丙烯酰胺溶液，聚丙烯酰胺溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的5%添加；将酶解产物絮凝沉淀30min，继续加入活性炭脱色至透光70%，板框过滤后得到木糖组分脱色液；用活性炭将阿拉伯糖组分液脱色至透光70%，得到阿拉伯糖组分脱色液；

步骤4）将木糖组分脱色液和阿拉伯糖组分脱色液分别过阳阴离交树脂脱盐，得到木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液；

步骤5）分别将木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液浓缩至质量百分比浓度85%，采用冷却结晶的方式降温结晶，离心烘干后分别得到248kg晶体木糖和120kg晶体阿拉伯糖。

实施例2：

配置絮凝剂备用：将聚氯化铝配制成质量百分比浓度5%的聚氯化铝溶液，将阳离子型聚丙烯酰胺配制成质量百分比浓度0.1%的聚丙烯酰胺溶液，备用。

配置酶液备用：酶液是由葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶和过氧化酶制成，各成分的重量份配比为葡萄糖氧化酶1份，半乳糖氧化酶1.5份，过氧化酶1份。

该结晶木糖和阿拉伯糖的方法步骤如下：

步骤1）通过酵母发酵法将甘蔗渣或毛竹渣中的半纤维素降解成为单糖，再通过精制提纯技术将木糖结晶出来，结晶后剩余的较粘稠的液体为木糖母液；取质量百分比浓度为57%的木糖母液10t进行色谱分离，得到木糖组分液和阿拉伯糖组分液；

步骤2）将木糖组分液打入酶解罐中加入酶液进行酶解去除葡萄糖和半乳糖，得到木糖组分酶解液；酶液的添加量为木糖组分液质量的2.5‰，酶解过程中通入流量为5m³/h的压缩空气并搅拌，酶解时间16h；

步骤3）向木糖组分酶解液中加入聚氯化铝溶液，聚氯化铝溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的4%添加；搅拌均匀后继续加入阳离子型聚丙烯酰胺溶液，聚丙烯酰胺溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的4%添加；将酶解产物絮凝沉淀30min，继续加入活性炭脱色至透光60%，板框过滤后得到木糖组分脱色液；用活性炭将阿拉伯糖组分液脱色至透光60%，得到阿拉伯糖组分脱色液；

步骤4）将木糖组分脱色液和阿拉伯糖组分脱色液分别过阳阴离交树脂脱盐，得到木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液；

步骤5）分别将木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液浓缩至质量百分比浓度78%，采用冷却结晶的方式降温结晶，离心烘干后分别得到2.14t晶体木糖和1.42t晶体阿拉伯糖。

实施例3：

配置絮凝剂备用：将聚氯化铝配制成质量百分比浓度5%的聚氯化铝溶液，将阳离子型聚丙烯酰胺配制成质量百分比浓度0.1%的聚丙烯酰胺溶液，备用。

配置酶液备用：酶液是由葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶和过氧化酶制成，各成分的重量份配比为葡萄糖氧化酶0.5份，半乳糖氧化酶0.5份，过氧化酶2份。

该结晶木糖和阿拉伯糖的方法步骤如下：

步骤1）通过盐酸水解法将玉米秸秆、小麦秆或稻草中的半纤维素降解成为单糖，再通过精制提纯技术将木糖结晶出来，结晶后剩余的较粘稠的液体为木糖母液；取质量百分比浓度为60%的木糖母液20t进行色谱分离，得到木糖组分液和阿拉伯糖组分液；

步骤2）将木糖组分液打入酶解罐中加入酶液进行酶解去除葡萄糖和半乳糖，得到木糖组分酶解液；酶液的添加量为木糖组分液质量的1‰，酶解过程中通入流量为1m³/h的压缩空气并搅拌，酶解时间24h；

步骤3）向木糖组分酶解液中加入聚氯化铝溶液，聚氯化铝溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的5%添加；搅拌均匀后继续加入阳离子型聚丙烯酰胺溶液，聚丙烯酰胺溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的3%添加；将酶解产物絮凝沉淀30min，继续加入活性炭脱色至透光40%，板框过滤后得到木糖组分脱色液；用活性炭将阿拉伯糖组分液脱色至透光40%，得到阿拉伯糖组分脱色液；

步骤4）将木糖组分脱色液和阿拉伯糖组分脱色液分别过阳阴离交树脂脱盐，得到木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液；

步骤5）分别将木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液浓缩至质量百分比浓度80%，采用冷却结晶的方式降温结晶，离心烘干后分别得到4.75t晶体木糖和3.08t晶体阿拉伯糖。

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 (7)

1.一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法，其特征在于，该结晶木糖和阿拉伯糖的方法步骤如下：

步骤1）将木糖母液进行色谱分离，得到木糖组分液和阿拉伯糖组分液；

步骤2）将木糖组分液打入酶解罐中加入酶液进行酶解去除葡萄糖和半乳糖，得到木糖组分酶解液；酶解过程中通入流量为1-7m³/h的压缩空气并搅拌，酶解时间5-24h；

步骤3）向木糖组分酶解液中加入絮凝剂，将酶解产物絮凝沉淀，继续加入活性炭脱色至透光40%-70%，板框过滤后得到木糖组分脱色液；用活性炭将阿拉伯糖组分液脱色至透光40%-70%，得到阿拉伯糖组分脱色液；

步骤4）将木糖组分脱色液和阿拉伯糖组分脱色液分别过阳阴离交树脂脱盐，得到木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液；

步骤5）分别将木糖组分离交液和阿拉伯糖组分离交液浓缩至折光78%-85%，采用冷却结晶的方式降温结晶，离心烘干后分别得到晶体木糖和晶体阿拉伯糖。

2.根据权利要求1所述的一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述的步骤1）中木糖母液是通过酸解法或生物发酵法将农林废弃物中的半纤维素降解成为单糖，再通过精制提纯技术将木糖结晶出来，结晶后剩余的较粘稠的液体。

3.根据权利要求2所述的一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述的农林废弃物为玉米芯、甘蔗渣、毛竹渣、玉米秸秆、小麦秆、稻草、芦苇或桦树皮。

4.根据权利要求1所述的一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述的步骤2）中酶液的添加量为木糖组分液质量的1-5‰，所述的酶液是由葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶和过氧化酶制成，各成分的重量份配比为葡萄糖氧化酶0.5-2份，半乳糖氧化酶0.5-2份，过氧化酶0.5-2份。

5.根据权利要求1所述的一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述的步骤3）中絮凝剂由聚氯化铝和阳离子型聚丙烯酰胺配合使用，使用前先将聚氯化铝配制成质量百分比浓度5%的聚氯化铝溶液，将阳离子型聚丙烯酰胺配制成质量百分比浓度0.1%的聚丙烯酰胺溶液，使用时先将聚氯化铝溶液加入到木糖组分酶解液中，搅拌均匀后，再将聚丙烯酰胺溶液加入到木糖组分酶解液中。

6.根据权利要求5所述的一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述的聚氯化铝溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的3-4%添加。

7.根据权利要求5所述的一种利用木糖母液结晶木糖和阿拉伯糖的方法，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺溶液添加量按照木糖组分酶解液质量的3-4%添加。