CN111647694A - 一种从玉米芯中提取木糖的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从玉米芯中提取木糖的方法，包括如下步骤：将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；对玉米芯进行预处理；对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；一次脱色和一次离子交换；一次蒸发浓缩；将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，之后进行三次离子交换；将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，之后进行总浓缩；结晶及离心：将木糖晶粒和母液完全分离。本发明通过玉米芯提取木糖，并同时能够制得阿拉伯糖，木糖的最终水分含量只有2%，纯度以及产量与现有技术相比更高。
Description
技术领域
本发明涉及功能糖生产技术领域，具体涉及一种从玉米芯中提取木糖的方法。
背景技术
木糖是一种五碳糖，分子式C5H10O5，以多缩戊糖的形式存在于玉米芯、蔗渣、竹屑等农、林业废弃物中。木糖是生产木糖醇的主要原料，因木糖醇具有低热量、摄入不提高血糖值、能改善肝功能、预防龋齿和减肥等功能性作用而广泛应用于糖尿病人的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂和无糖或低糖食品中。
目前制取木糖醇的成熟工艺仍旧以玉米芯或者甘蔗渣为原料，国外常用桦木制取。也有国内著名的木糖醇专家尤新在著作《木糖与木糖醇的生产技术及其应用》(中国轻工业出版社2006年版)提到可以在毛竹中提取木糖醇，但是竹子原料南方较多，并且价格较高，本身含有的多缩戊糖含量没有玉米芯高，所以生产不经济。甘蔗渣一般在造纸过程进行提取，一般要25吨甘蔗渣提取一吨木糖醇。玉米芯原料在华北平原、东北平原、贵州山地地区较多，是国内最主要的生产木糖醇的原料，主要原因在于内部含有的多缩戊糖较高，通常可以达到30-40％。此外，收购价格相对便宜，原料来源广泛易得。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种从玉米芯中提取木糖的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种从玉米芯中提取木糖的方法，包括如下步骤：
S1、将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；
S2、对玉米芯进行预处理，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离；
S3、对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；
S4、一次脱色和一次离子交换：采用活性炭对水解液进行吸附脱色；脱色后的水解液采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及阳离子；
S5、一次蒸发浓缩：水解液进行蒸发浓缩以提高木糖含量，采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩；
S6、将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，采用的交换过程为阴-阳，之后进行三次离子交换，采用的交换过程为阳-阴；
S7、将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，之后进行总浓缩，总浓缩采用单效浓缩；
S8、结晶及离心：总浓缩工段出来的木糖溶液呈膏状，过冷系统中形成晶核并逐渐长大，在温度下降至40～50℃时开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。
进一步的，在步骤S2中，预处理过程中用稀硫酸进行预处理，稀硫酸的浓度为0.2～0.4%，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在100～140℃下加热50～70分钟，去除玉米芯内部的灰份和色素。
进一步的，在步骤S3中，将预处理过的玉米芯置于浓度为1.0～1.4%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在110～140℃，所需时间为6～9小时。
进一步的，在步骤S4中，利用活性炭进行脱色后，采用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
进一步的，在步骤S4中，一次离子交换工段为阳-阴-阳离子交换，离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
进一步的，在步骤S6中，二次脱色过滤完成后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
进一步的，在步骤S6中，二次离子交换过程中，阴树脂脱除色素、吸附少量的硫酸根，阳树脂将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4；三次离子交换过程中，阳树脂调整pH，阴树脂除去母液中微量的硫酸根。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
玉米芯清洗工段：首先将玉米芯用输送皮带送入振动筛进行初级筛选，可将玉米芯表面的大部分杂质、尘土去除。
该工段产生的污染物主要为筛选废渣和筛分粉尘，筛选废渣由玉米芯表面剥离的尘土和杂质组成，用于填坑铺路。筛分粉尘经“集气设施+袋式除尘器”后由15m高排气筒排放。
玉米芯在收购、运输和储存期间如果遇到雨水冲淋，表面的尘土会板结在玉米芯的蜂窝格内，采用初级筛选无法将尘土完全去除，因此需要水洗对其进行进一步处理。经水洗后的玉米芯由斜皮带提升，水平皮带送入预处理工序。
预处理工段：玉米芯经过初级筛选、洗涤后可将表面的尘土、杂质清洗干净，但对于玉米芯内部的灰份、非纤维素的碳水化合物色素等影响下一步水解效果的物质，需要用稀硫酸（浓度0.3%）进行预处理。预处理的具体方法是：在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在120℃下加热60分钟，可较好的去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离。
水解工段：水解工段是木糖生产的重要工段之一，是关系到木糖的质量和后序加工难易的关键工段。该工段采用低酸加压间歇水解工艺，主要是将预处理过的玉米芯置于浓度约为1.2%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在125℃，一个水解周期所需时间约为7.5小时（其中水解升温1小时，水解动态保温2小时，水解排液1.5小时，水洗升温1小时，水洗排液1.5小时），水解时涉及的主要参数是催化剂（硫酸）、水解温度和时间。
一次脱色工段：脱色工段是木糖生产的主要工段，水解液中的色素有原料中的天然色素和在生产中生成的色素，这些色素会使水解液的色泽加深，影响木糖产品的质量，本工段采用活性炭对水解液进行吸附脱色，活性炭吸附脱色完毕后，经过滤机过滤脱除废活性炭。
一次离子交换工段：脱色后的水解液（糖浓约为6%）纯度比较低，并且含有少量各式各样的色素、灰份、各种酸（硫酸、醋酸等）、含氮物（蛋白质、氨基酸等）、胶体等影响木糖产品质量，本项目采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，一次离子交换工段为阳－阴－阳离子交换，分别起到降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及去除铁、镁、钙等阳离子的作用。
树脂再生洗涤：离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
一次蒸发浓缩工段：经脱色及一次离子交换后的水解液中木糖的含量较低（总糖约为5％），需进行蒸发浓缩以提高木糖含量，现有工程采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩，经过蒸发浓缩的水解液木糖的含量可提高到28.6％左右。
二次脱色过滤、二次离子交换工段、三次离子交换工段：经过四效浓缩蒸发后，浓缩母液中水份减少，离子浓度也有所增加，因此要对浓缩母液进行再一次的处理，处理方法主要为脱色过滤和二、三次离子交换。
二次脱色过滤：将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐进行脱色，二次脱色过滤与一次脱色过滤工艺相同，该工段脱色剂采用颗粒活性炭，利用颗粒活性炭进行脱色后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
二次离子交换：采用的交换过程为阴－阳，阴树脂主要是脱除色素、吸附少量的硫酸根。阳树脂主要是将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4。。
三次离子交换：采用的交换过程为阳－阴，阳树脂调整pH，阴树脂主要是除去母液中微量的硫酸根。
二次蒸发浓缩和总浓缩工段：二次蒸发浓缩是将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，以便于下一工段的结晶，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，总浓缩采用单效浓缩，两次浓缩后可将水解液中总糖的浓度提高到86%左右。
结晶及离心工段：总浓缩工段出来的木糖溶液基本呈膏状，温度在83℃左右，属于饱和溶液，该溶液在过冷系统中（75～80℃）形成晶核并逐渐长大，当温度降至45℃时即开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。木糖从离心机分离后其水份约为2.0%，木糖溶液离心分离后的木糖母液主要成分为阿拉伯糖。
本发明通过玉米芯提取木糖，并同时能够制得阿拉伯糖，木糖的最终水分含量只有2%，纯度以及产量与现有技术相比更高。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
该实施例提供了一种从玉米芯中提取木糖的方法，包括如下步骤：
S1、将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；
S2、对玉米芯进行预处理，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离；
S3、对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；
S4、一次脱色和一次离子交换：采用活性炭对水解液进行吸附脱色；脱色后的水解液采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及阳离子；
S5、一次蒸发浓缩：水解液进行蒸发浓缩以提高木糖含量，采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩；
S6、将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，采用的交换过程为阴-阳，之后进行三次离子交换，采用的交换过程为阳-阴；
S7、将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，之后进行总浓缩，总浓缩采用单效浓缩；
S8、结晶及离心：总浓缩工段出来的木糖溶液呈膏状，过冷系统中形成晶核并逐渐长大，在温度下降至42℃时开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。
在步骤S2中，预处理过程中用稀硫酸进行预处理，稀硫酸的浓度为0.25%，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在110℃下加热55分钟，去除玉米芯内部的灰份和色素。
在步骤S3中，将预处理过的玉米芯置于浓度为1.1%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在115℃，所需时间为6.5小时。
在步骤S4中，利用活性炭进行脱色后，采用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S4中，一次离子交换工段为阳-阴-阳离子交换，离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
在步骤S6中，二次脱色过滤完成后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S6中，二次离子交换过程中，阴树脂脱除色素、吸附少量的硫酸根，阳树脂将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4；三次离子交换过程中，阳树脂调整pH，阴树脂除去母液中微量的硫酸根。
实施例二
该实施例提供了一种从玉米芯中提取木糖的方法，包括如下步骤：
S1、将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；
S2、对玉米芯进行预处理，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离；
S3、对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；
S4、一次脱色和一次离子交换：采用活性炭对水解液进行吸附脱色；脱色后的水解液采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及阳离子；
S5、一次蒸发浓缩：水解液进行蒸发浓缩以提高木糖含量，采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩；
S6、将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，采用的交换过程为阴-阳，之后进行三次离子交换，采用的交换过程为阳-阴；
S7、将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，之后进行总浓缩，总浓缩采用单效浓缩；
S8、结晶及离心：总浓缩工段出来的木糖溶液呈膏状，过冷系统中形成晶核并逐渐长大，在温度下降至44℃时开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。
在步骤S2中，预处理过程中用稀硫酸进行预处理，稀硫酸的浓度为0.25%，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在115℃下加热55分钟，去除玉米芯内部的灰份和色素。
在步骤S3中，将预处理过的玉米芯置于浓度为1.15%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在120℃，所需时间为7小时。
在步骤S4中，利用活性炭进行脱色后，采用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S4中，一次离子交换工段为阳-阴-阳离子交换，离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
在步骤S6中，二次脱色过滤完成后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S6中，二次离子交换过程中，阴树脂脱除色素、吸附少量的硫酸根，阳树脂将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4；三次离子交换过程中，阳树脂调整pH，阴树脂除去母液中微量的硫酸根。
实施例三
该实施例提供了一种从玉米芯中提取木糖的方法，包括如下步骤：
S1、将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；
S2、对玉米芯进行预处理，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离；
S3、对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；
S4、一次脱色和一次离子交换：采用活性炭对水解液进行吸附脱色；脱色后的水解液采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及阳离子；
S5、一次蒸发浓缩：水解液进行蒸发浓缩以提高木糖含量，采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩；
S6、将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，采用的交换过程为阴-阳，之后进行三次离子交换，采用的交换过程为阳-阴；
S7、将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，之后进行总浓缩，总浓缩采用单效浓缩；
S8、结晶及离心：总浓缩工段出来的木糖溶液呈膏状，过冷系统中形成晶核并逐渐长大，在温度下降至45℃时开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。
在步骤S2中，预处理过程中用稀硫酸进行预处理，稀硫酸的浓度为0.3%，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在120℃下加热60分钟，去除玉米芯内部的灰份和色素。
在步骤S3中，将预处理过的玉米芯置于浓度为1.2%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在125℃，所需时间为7.5小时。
在步骤S4中，利用活性炭进行脱色后，采用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S4中，一次离子交换工段为阳-阴-阳离子交换，离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
在步骤S6中，二次脱色过滤完成后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S6中，二次离子交换过程中，阴树脂脱除色素、吸附少量的硫酸根，阳树脂将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4；三次离子交换过程中，阳树脂调整pH，阴树脂除去母液中微量的硫酸根。
实施例四
该实施例提供了一种从玉米芯中提取木糖的方法，包括如下步骤：
S1、将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；
S2、对玉米芯进行预处理，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离；
S3、对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；
S4、一次脱色和一次离子交换：采用活性炭对水解液进行吸附脱色；脱色后的水解液采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及阳离子；
S5、一次蒸发浓缩：水解液进行蒸发浓缩以提高木糖含量，采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩；
S6、将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，采用的交换过程为阴-阳，之后进行三次离子交换，采用的交换过程为阳-阴；
S7、将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，之后进行总浓缩，总浓缩采用单效浓缩；
S8、结晶及离心：总浓缩工段出来的木糖溶液呈膏状，过冷系统中形成晶核并逐渐长大，在温度下降至47℃时开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。
在步骤S2中，预处理过程中用稀硫酸进行预处理，稀硫酸的浓度为0.3%，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在125℃下加热60分钟，去除玉米芯内部的灰份和色素。
在步骤S3中，将预处理过的玉米芯置于浓度为1.25%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在125℃，所需时间为7.5小时。
在步骤S4中，利用活性炭进行脱色后，采用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S4中，一次离子交换工段为阳-阴-阳离子交换，离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
在步骤S6中，二次脱色过滤完成后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S6中，二次离子交换过程中，阴树脂脱除色素、吸附少量的硫酸根，阳树脂将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4；三次离子交换过程中，阳树脂调整pH，阴树脂除去母液中微量的硫酸根。
实施例五
该实施例提供了一种从玉米芯中提取木糖的方法，包括如下步骤：
S1、将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；
S2、对玉米芯进行预处理，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离；
S3、对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；
S4、一次脱色和一次离子交换：采用活性炭对水解液进行吸附脱色；脱色后的水解液采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及阳离子；
S5、一次蒸发浓缩：水解液进行蒸发浓缩以提高木糖含量，采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩；
S6、将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，采用的交换过程为阴-阳，之后进行三次离子交换，采用的交换过程为阳-阴；
S7、将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，之后进行总浓缩，总浓缩采用单效浓缩；
S8、结晶及离心：总浓缩工段出来的木糖溶液呈膏状，过冷系统中形成晶核并逐渐长大，在温度下降至48℃时开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。
在步骤S2中，预处理过程中用稀硫酸进行预处理，稀硫酸的浓度为0.35%，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在130℃下加热65分钟，去除玉米芯内部的灰份和色素。
在步骤S3中，将预处理过的玉米芯置于浓度为1.3%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在130℃，所需时间为8小时。
在步骤S4中，利用活性炭进行脱色后，采用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S4中，一次离子交换工段为阳-阴-阳离子交换，离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
在步骤S6中，二次脱色过滤完成后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S6中，二次离子交换过程中，阴树脂脱除色素、吸附少量的硫酸根，阳树脂将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4；三次离子交换过程中，阳树脂调整pH，阴树脂除去母液中微量的硫酸根。
实施例六
该实施例提供了一种从玉米芯中提取木糖的方法，包括如下步骤：
S1、将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；
S2、对玉米芯进行预处理，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离；
S3、对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；
S4、一次脱色和一次离子交换：采用活性炭对水解液进行吸附脱色；脱色后的水解液采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及阳离子；
S5、一次蒸发浓缩：水解液进行蒸发浓缩以提高木糖含量，采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩；
S6、将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，采用的交换过程为阴-阳，之后进行三次离子交换，采用的交换过程为阳-阴；
S7、将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，之后进行总浓缩，总浓缩采用单效浓缩；
S8、结晶及离心：总浓缩工段出来的木糖溶液呈膏状，过冷系统中形成晶核并逐渐长大，在温度下降至49℃时开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。
在步骤S2中，预处理过程中用稀硫酸进行预处理，稀硫酸的浓度为0.35%，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在135℃下加热65分钟，去除玉米芯内部的灰份和色素。
在步骤S3中，将预处理过的玉米芯置于浓度为1.35%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在135℃，所需时间为8.5小时。
在步骤S4中，利用活性炭进行脱色后，采用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S4中，一次离子交换工段为阳-阴-阳离子交换，离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
在步骤S6中，二次脱色过滤完成后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
在步骤S6中，二次离子交换过程中，阴树脂脱除色素、吸附少量的硫酸根，阳树脂将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4；三次离子交换过程中，阳树脂调整pH，阴树脂除去母液中微量的硫酸根。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种从玉米芯中提取木糖的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将玉米芯振动筛分去除杂质，并通过水洗清除蜂窝格内的杂质；
S2、对玉米芯进行预处理，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，去除玉米芯内部的灰份和色素，然后将玉米芯和预处理液进行分离；
S3、对玉米芯进行水解，将预处理过的玉米芯放入硫酸溶液内加热处理；
S4、一次脱色和一次离子交换：采用活性炭对水解液进行吸附脱色；脱色后的水解液采用离子交换的方法对水解液进行净化处理，降脱色液中中性盐的浓度，去除水解液中的硫酸根以及阳离子；
S5、一次蒸发浓缩：水解液进行蒸发浓缩以提高木糖含量，采用四效蒸发系统对水解液进行蒸发浓缩；
S6、将一次蒸发浓缩出料送入二次脱色罐采用颗粒活性炭进行二次脱色过滤，脱色后的水解液进行二次离子交换，采用的交换过程为阴-阳，之后进行三次离子交换，采用的交换过程为阳-阴；
S7、将离子交换后的木糖溶液进一步进行浓缩，二次蒸发浓缩采用三效蒸发，之后进行总浓缩，总浓缩采用单效浓缩；
S8、结晶及离心：总浓缩工段出来的木糖溶液呈膏状，过冷系统中形成晶核并逐渐长大，在温度下降至40～50℃时开始离心分离，将木糖晶粒和母液完全分离。
2.如权利要求1所述的从玉米芯中提取木糖的方法，其特征在于：在步骤S2中，预处理过程中用稀硫酸进行预处理，稀硫酸的浓度为0.2～0.4%，在酸性条件下将玉米芯加压加热处理，在100～140℃下加热50～70分钟，去除玉米芯内部的灰份和色素。
3.如权利要求1所述的从玉米芯中提取木糖的方法，其特征在于：在步骤S3中，将预处理过的玉米芯置于浓度为1.0～1.4%的硫酸溶液中进行处理，其反应温度控制在110～140℃，所需时间为6～9小时。
4.如权利要求1所述的从玉米芯中提取木糖的方法，其特征在于：在步骤S4中，利用活性炭进行脱色后，采用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
5.如权利要求1所述的从玉米芯中提取木糖的方法，其特征在于：在步骤S4中，一次离子交换工段为阳-阴-阳离子交换，离子交换后需要对树脂进行反冲洗、再生和淋洗，其中阳树脂用3.0%的盐酸再生，阴树脂用3.0％的氢氧化钠再生。
6.如权利要求1所述的从玉米芯中提取木糖的方法，其特征在于：在步骤S6中，二次脱色过滤完成后，利用3.0%的氢氧化钠和3.0%的盐酸进行颗粒活性炭再生。
7.如权利要求1所述的从玉米芯中提取木糖的方法，其特征在于：在步骤S6中，二次离子交换过程中，阴树脂脱除色素、吸附少量的硫酸根，阳树脂将蒸发母液中的阳离子进行交换，同时调节pH，控制pH为3～4；三次离子交换过程中，阳树脂调整pH，阴树脂除去母液中微量的硫酸根。
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