CN106831342A - 一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法。该方法包括对农作物秸秆蒸爆处理、水煮处理、微波辅助酸水解法处理水煮液以及中和和净化处理，硼氢化钠碱性溶液处理得到木糖。采用以蒸爆预处理的秸秆经水煮回收的半纤维素为原料转化木糖醇的工艺，作为秸秆生物质组分全利用的重要技术组成，蒸爆秸秆经水煮后的水煮液加入硫酸水解获得木糖，经中和、树脂净化后加入硼氢化钠还原得到木糖醇，其中木糖还原为木糖醇的转化效率达到94%以上，工艺简单有效，具有巨大的应用前景。

Description

一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法
技术领域
本发明具体涉及一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法。
背景技术
近几年来，无糖食品越来越受到消费者的欢迎，市场对木糖醇的需求日趋旺盛，农林生物质具有再生周期短、可生物降解、环境友好等优点，农林生物质生产燃料、化学品和材料已经成为当今社会的研究热点和未来产业的发展趋势；农林生物质主要由纤维素、半纤维素、木质素和其它少量的物质组成；半纤维素中存在丰富的木聚糖结构，利用其中的木聚糖生产木糖醇具有有效利用生物质组分，实现高值化的意义，因此利用农产品废弃料秸秆、玉米芯、棉籽壳等生产木糖醇，前景极为乐观。
现有技术中有两种生产木糖醇的方法：
1、微生物发酵法转化木糖为木糖醇：主要是利用一些自然界中的微生物如热带假丝酵母和吉利蒙念菌株等酵母属的真菌来将生物质水解液中的木糖转化为木糖醇；该方法具有以下缺点：木糖醇转化效率低，对生物质水解物进行脱毒，去除其中的微生物发酵抑制物；发酵条件严格；发酵系统具有染菌风险，影响木糖醇产率；丢弃酵母细胞会夹带损失一定量的木糖醇。
2、催化加氢法将木糖与氢气反应转化为木糖醇：主要是利用一些催化剂如镍、钯、钌等催化木糖与氢气反应转化为木糖醇；该方法具有以下缺点：
催化剂易中毒，对原料中木糖纯度有一定的要求，不能催化生物质水解物中的木糖，导致原料成本高，反应需要高温高压，能源消耗大，成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对于现有技术中的不足，提供一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法，该方法工艺简单，原料高效利用，木糖醇转化效率高。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法，包括：
（1）将农作物秸秆进行蒸爆处理，处理具体条件为：将剪段成2-3厘米的秸秆加入蒸爆机中，再通入水蒸气，在2-4Mpa的压力下保持15-20分钟，使高压水蒸气充分进入秸秆组织，秸秆中的半纤维素发生化学反应，剥离秸秆组织并部分降解，然后快速释放压力至常压，在机械力作用下将秸秆组织充分打开，得到蒸爆秸秆；
（2）对蒸爆处理后的农作物秸秆进行水煮处理，得到水煮液；水煮温度为90-95℃,水煮时间为1小时，使半纤维素更完全的脱除，溶在水中;
（3）采用微波辅助酸水解法对水煮液进行处理，得到水解液;其中，微波功率为700 W,于95-95℃，反应10-20小时，所用酸为浓度为0.6-1 mol/L的硫酸；微波辅助的方法使得秸秆的半纤维素水解转化为木糖的反应更加充分的进行；
（4）以质量分数为10-15% 的NaOH中和水解液至中性为止，再分别采用D301树脂和732树脂净化中和液，得到净化液；
（5）于净化液中加入硼氢化钠碱性溶液，室温放置10-14天，再加入乙酸除去可能残留的硼氢化钠，浓缩，得到木糖醇。
本发明的有益效果为：本发明采用蒸爆处理技术，经过蒸爆预处理，秸秆中的半纤维素被充分剥离秸秆组织并部分降解，这种剥离出秸秆组织的半纤维素其结构中80%以上是木糖结构，进而作为木糖醇的生产原料。
本发明采用以蒸爆预处理的秸秆经水煮回收的半纤维素为原料转化木糖醇的工艺，作为秸秆生物质组分全利用的重要技术组成，蒸爆秸秆经水煮后的水煮液加入硫酸水解获得木糖，经中和、树脂净化后加入硼氢化钠还原，使得木糖转化为木糖醇的转化效率达到94%以上，工艺简单有效，具有巨大的应用前景。
具体实施方式
以下对本发明进行详细描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法，包括：
（1）将农作物秸秆进行蒸爆处理，处理具体条件为：将剪段成2-3厘米的秸秆加入蒸爆机中，再通入水蒸气，在2Mpa的压力下保持15分钟，然后快速释放压力至常压，得到蒸爆秸秆；
（2）对蒸爆处理后的农作物秸秆进行水煮处理，得到水煮液；水煮温度为90℃,水煮时间为1小时;
（3）采用微波辅助酸水解法对水煮液进行处理，得到水解液;其中，微波功率为700 W,于90℃，反应10小时，所用酸为浓度为0.6mol/L的硫酸；
（4）以质量分数为10% 的NaOH中和水解液至中性为止，再分别采用D301树脂和732树脂净化中和液，得到净化液；
（5）于净化液中加入硼氢化钠碱性溶液，室温放置10-14天，浓缩，得到木糖醇。
实施例2
一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法，包括：
（1）将农作物秸秆进行蒸爆处理，处理具体条件为：将剪段成2-3厘米的秸秆加入蒸爆机中，再通入水蒸气，在4Mpa的压力下保持20分钟，然后快速释放压力至常压，得到蒸爆秸秆；
（2）对蒸爆处理后的农作物秸秆进行水煮处理，得到水煮液；水煮温度为95℃,水煮时间为1小时;
（3）采用微波辅助酸水解法对水煮液进行处理，得到水解液;其中，微波功率为700 W,于95℃，反应20小时，所用酸为浓度为1mol/L的硫酸；
（4）以质量分数为15% 的NaOH中和水解液至中性为止，再分别采用D301树脂和732树脂净化中和液，得到净化液；
（5）于净化液中加入硼氢化钠碱性溶液，室温放置10-14天，浓缩，得到木糖醇。
实施例3
一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法，包括：
（1）将农作物秸秆进行蒸爆处理，处理具体条件为：将剪段成2-3厘米的秸秆加入蒸爆机中，再通入水蒸气，在3Mpa的压力下保持15分钟，然后快速释放压力至常压，得到蒸爆秸秆；
（2）对蒸爆处理后的农作物秸秆进行水煮处理，得到水煮液；水煮温度为90℃,水煮时间为1小时;
（3）采用微波辅助酸水解法对水煮液进行处理，得到水解液;其中，微波功率为700 W,于93℃，反应15小时，所用酸为浓度为0.8mol/L的硫酸；
（4）以质量分数为15% 的NaOH中和水解液至中性为止，再分别采用D301树脂和732树脂净化中和液，得到净化液；
（5）于净化液中加入硼氢化钠碱性溶液，室温放置10-14天，浓缩，得到木糖醇。
虽然结合具体实施例对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但并非是对本专利保护范围的限定。在权利要求书所限定的范围内，本领域的技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改或调整仍受本专利的保护。

Claims (3)

1.一种利用农作物秸秆制备木糖醇的方法，其特征是，包括：
（1）将农作物秸秆进行蒸爆处理，处理具体条件为：将剪段成2-3厘米的秸秆加入蒸爆机中，再通入水蒸气，在2-4Mpa的压力下保持15-20分钟，然后快速释放压力至常压，得到蒸爆秸秆；
（2）对蒸爆处理后的农作物秸秆进行水煮处理，得到水煮液；水煮温度为90-95℃,水煮时间为1小时;
（3）采用微波辅助酸水解法对水煮液进行处理，得到水解液;其中，微波功率为700 W,于90-95℃下，反应10-20小时，所用酸为浓度为0.6-1 mol/L的硫酸；
（4）以质量分数为10-15% 的NaOH中和水解液至中性为止，再分别采用D301树脂和732树脂净化中和液，得到净化液；
（5）于净化液中加入硼氢化钠碱性溶液，室温放置10-14天，浓缩，得到木糖醇。
2.根据权利要求1所述的利用农作物秸秆制备木糖醇的方法，其特征是，步骤（1）中，将农作物秸秆进行蒸爆处理，处理具体条件为：将剪段成2-3厘米的秸秆加入蒸爆机中，再通入水蒸气，在2Mpa的压力下保持15分钟，然后快速释放压力至常压，得到蒸爆秸秆。
3.根据权利要求1所述的利用农作物秸秆制备木糖醇的方法，其特征是，步骤（3）中，采用微波辅助酸水解法对水煮液进行处理，得到水解液;其中，微波功率为700 W, 于90℃下，反应10小时，所用酸为浓度为0.6 mol/L的硫酸。
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