CN215049793U - 一种利用木糖母液生产结晶木糖的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用木糖母液生产结晶木糖的系统，包括通过管路依次连通的原料罐、絮凝罐、一次板框过滤器、一次离子交换器、膜分离器、色谱柱、板框过滤前罐、二次板框过滤器、二次离子交换器、蒸发罐、结晶缸、离心机和干燥器。在本实用新型膜分离处理得到的截留液中含有木聚糖成分，将截留液进行加酶水解处理后酶解液与色谱分离得到的提取液在二次过滤除杂前先进行混合，实现对木糖母液中的木聚糖组分的再利用，不仅提高木糖母液的利用率和利用价值，而且还提高木糖的产量。

Description

一种利用木糖母液生产结晶木糖的系统

技术领域

本实用新型属于木糖制备技术领域，特别涉及一种利用木糖母液生产结晶木糖的系统。

背景技术

木糖母液是玉米芯水解液提取木糖后的副产物，在木糖母液中木糖的纯度通常在40%~50%，由于其木糖含量不足以直接结晶，常作为副产品出售，价格低廉。

木糖母液经合适工艺处理，使木糖纯度达到结晶需求时，可作为原料生产结晶木糖，从而实现高值化利用。目前有较多关于木糖母液再利用研究，如申请号为201110212228.3的专利公开了一种利用木糖母液生产D-木糖和L-阿拉伯糖的方法，该方法有效地解决了木糖母液含量低难结晶的问题。又如申请号为201811429458.3的专利公开了一种专利从木糖母液中制备木糖醇和混合糖浆的方法，通过对木糖母液进行碳酸法处理和色谱分离，从而实现从木糖母液到木糖醇的转化，提高了产品的附加值。但目前现有的研究均未考虑木糖母液中木聚糖组分问题。木聚糖是一种多聚五碳糖，经适当处理后可水解成木糖。木聚糖总量占木糖母液总糖比例的5%~10%，经色谱分离后，部分木聚糖随提取液进入生产系统，增加了物料的黏度，不仅影响离心收率和效率，同时也增加了不必要的加工成本。剩余木聚糖随色谱提余液进入副产品中，附加值未得到充分利用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种利用木糖母液生产结晶木糖的系统，利用膜分离对色谱前物料进行预处理，将木糖母液原料中的木聚糖进行回收，再利用木聚糖酶对回收的木聚糖进行水解，得到的水解液与色谱提取液混合用于提取结晶木糖，实现对木糖母液中的木聚糖组分的再利用，不仅提高木糖母液的利用率和利用价值，而且还提高木糖的产量。

本实用新型是这样实现的，还提供一种利用木糖母液生产结晶木糖的系统，包括通过管路依次连通的原料罐、絮凝罐、一次板框过滤器、一次离子交换器、膜分离器、色谱柱、板框过滤前罐、二次板框过滤器、二次离子交换器、蒸发罐、结晶缸、离心机和干燥器，原料罐用于储存木糖母液，膜分离器用于将流经的木糖母液分离出木聚糖含量高的截留液和木聚糖含量低的透过液，膜分离器分别设置膜进液口、透过液出液口和截留液出液口，色谱柱用于将流经的木糖母液分离出木糖含量高的提取液和木糖含量低的提余液，色谱柱分别设置柱进液口、提余液出液口和提取液出液口，膜分离器的膜进液口通过管路与一次离子交换器的出液口连通，膜分离器的透过液出液口通过管路与色谱柱的柱进液口连通，膜分离器的截留液出液口通过管路与酶解罐的进液口连通，酶解罐将截留液中的木聚糖转化为木糖，酶解罐的出液口通过管路与板框过滤前罐的一个进液口连通，色谱柱的提取液出液口通过管路与板框过滤前罐的另一个进液口连通，经离心机分离得到的结晶木糖再经干燥器后得到晶体木糖成品。

与现有技术相比，本实用新型的利用木糖母液生产结晶木糖的系统具有以下特点：

1、色谱分离一次性投入成本高，往往是工艺的瓶颈点，而采用膜分离技术将木聚糖从木糖母液中分离出来，使得色谱负荷下降10%，大幅度提高生产效率和设备利用率，有助于提高企业竞争力；

2、采用膜分离和酶解工艺处理木聚糖，并利用木聚糖转化成木糖，既提高了木聚糖的附加值，又降低了吨产品木糖的母液消耗，降低了生产成本；

3、木糖母液中木聚糖的有效去除，降低了离心物料的粘度，离心收率和离心效率得到有效提升。

附图说明

图1为本实用新型利用木糖母液生产结晶木糖的系统的原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型利用木糖母液生产结晶木糖的系统的较佳实施例，图中的带箭头的线条表示的是本实用新型中物料的流动方向。本系统包括通过管路依次连通的原料罐1、絮凝罐2、一次板框过滤器3、一次离子交换器4、膜分离器5、色谱柱6、板框过滤前罐7、二次板框过滤器8、二次离子交换器9、蒸发罐10、结晶缸11、离心机12、干燥器13、酶解罐14和暂存罐15。

原料罐1用于储存木糖母液。絮凝罐2和一次板框过滤器3用于去除木糖母液中的杂质。一次离子交换器4用于降低木糖母液的电导率。膜分离器5用于将流经的木糖母液分离出木聚糖含量高的截留液和木聚糖含量低的透过液。色谱柱6用于将流经的木糖母液分离出木糖含量高的提取液和木糖含量低的提余液。提取液和酶解液在板框过滤前罐7中混合成为木糖溶液。二次板框过滤器8用于去除木糖溶液中的杂质，二次离子交换器9用于降低木糖溶液的电导率。蒸发罐10和结晶缸11用于木糖溶液中木糖晶体的结晶。经离心机12分离得到的结晶木糖再经干燥器13干燥后得到晶体木糖成品。酶解罐14用于将截留液中的木聚糖转化为木糖。暂存罐15用于储存通过提余液出液口的经色谱柱6分离处理的提余液，提余液作为副产品销售。

膜分离器5分别设置膜进液口、透过液出液口和截留液出液口（图中未示出），色谱柱6分别设置柱进液口、提余液出液口和提取液出液口。膜分离器5的膜进液口通过管路与一次离子交换器4的出液口连通，膜分离器5的透过液出液口通过管路与色谱柱6的柱进液口连通，膜分离器的截留液出液口通过管路与酶解罐14的进液口连通。酶解罐14的出液口通过管路与板框过滤前罐7的一个进液口连通，色谱柱6的提取液出液口通过管路与板框过滤前罐7的另一个进液口连通。

下面通过具体实施例进一步说明本实用新型的利用木糖母液生产结晶木糖的方法。

实施例1

本实用新型的利用木糖母液生产结晶木糖的方法的第一种实施例，以固形物浓度50%，木糖纯度为45%的木糖母液为例，在该木糖母液的总糖中木糖含量占45%，阿拉伯糖含量15%，葡萄糖含量16%，甘露糖10%，半乳糖7%，木聚糖比例占7%。

该方法包括如下步骤：

步骤11、向固形物浓度为50%的木糖母液中加入絮凝剂进行絮凝处理，控制絮凝温度50℃~60℃，絮凝时间30min~60min。

步骤12、絮凝结束的物料进入一次板框过滤前罐，加入质量比1%的活性炭，在65℃温度下混合30min再过板框过滤进行一次过滤除杂处理，除去物料中的色素及杂质。

步骤13、板框过滤后的物料进入离子交换器进行一次离子交换处理，一次离子交换处理后的出料pH控制在3.0以上，电导率＜100us/cm，透光达到30%~50%。

步骤14、将离交液的固形物稀释至25%~35%浓度，再进入膜分离系统进行膜分离处理，离交液经0.2kD的膜处理后分别得到单糖组分的透过液及含木聚糖组分的截留液。

步骤15、膜分离处理后的透过液经色谱分离系统进行色谱分离处理，在水的洗脱作用下，物料分离成两组分，低含量的提余液组分经浓缩后作为副产品外售，高含量的提取液进入板框过滤前罐。

步骤16、膜分离处理后的截留液进入酶解罐，调节pH5.0，温度55℃，按照物料体积的0.2‰~1‰加入木聚糖酶进行加酶水解处理，反应1小时，截留液中的木聚糖被转化为木糖成分。

步骤17、酶解后的截留液与膜分离处理后的提取液在板框过滤前罐中混合后进行二次板框过滤除杂处理，物料中加入质量比1%粉状活性炭，混合温度65℃，混合时间30min~60min，得到透光达到90%以上的物料。

步骤18、二次板框过滤除杂处理的物料进入离子交换柱进行二次离子交换处理，二次离子交换处理的出料pH控制在3.5以上，电导率＜50us/cm，透光达到95%。

步骤19、二次离子交换处理后物料经蒸发器进行蒸发浓缩处理至固形物浓度80%~85%（具体试含量而定，以蒸发器不起晶为准），浓缩好的物料进入结晶缸进行降温结晶处理。

步骤110、待结晶缸物料温度降低至25℃~30℃时，开始进行离心处理，离心得到的结晶木糖经干燥处理后再包装作为成品出售。

实施例1得到的木糖晶体的木糖含量可达到99%以上，得到的副产品中木糖含量低于10%，木聚糖含量低于2%，较好利用了木糖母液中的木糖及木聚糖组分，实现了高值化利用的同时，生产吨结晶木糖所需的木糖母液量有效下降，生产成本降低。同时，膜分离处理后的截留液不需经色谱分离处理，生产产能提升10%，有效的提高了生产线产能。此外，结晶物料中的木聚糖含量下降，物料粘度下降，结晶效果改善，离心处理周期可缩短10%~20%，离心收率提升3%~5%，极大的提升了木糖生产线的产能和效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用木糖母液生产结晶木糖的系统，其特征在于，包括通过管路依次连通的原料罐、絮凝罐、一次板框过滤器、一次离子交换器、膜分离器、色谱柱、板框过滤前罐、二次板框过滤器、二次离子交换器、蒸发罐、结晶缸、离心机和干燥器，原料罐用于储存木糖母液，膜分离器用于将流经的木糖母液分离出木聚糖含量高的截留液和木聚糖含量低的透过液，膜分离器分别设置膜进液口、透过液出液口和截留液出液口，色谱柱用于将流经的木糖母液分离出木糖含量高的提取液和木糖含量低的提余液，色谱柱分别设置柱进液口、提余液出液口和提取液出液口，膜分离器的膜进液口通过管路与一次离子交换器的出液口连通，膜分离器的透过液出液口通过管路与色谱柱的柱进液口连通，膜分离器的截留液出液口通过管路与酶解罐的进液口连通，酶解罐将截留液中的木聚糖转化为木糖，酶解罐的出液口通过管路与板框过滤前罐的一个进液口连通，色谱柱的提取液出液口通过管路与板框过滤前罐的另一个进液口连通，经离心机分离得到的结晶木糖再经干燥器后得到晶体木糖成品。

2.如权利要求1所述的利用木糖母液生产结晶木糖的系统，其特征在于，还包括暂存罐，暂存罐用于储存通过提余液出液口的经色谱柱分离处理的提余液。

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