专利名称：一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖方法
技术领域：
本发明涉及一种木糖的制备方法，特别是一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖 方法。
背景技术：
稻谷是我国最主要的粮食作物，主要分布在黑龙江、江苏、安徽、江西、湖 南、湖北、广东、广西和四川等省(区)。稻壳是碾米厂在稻谷加工过程中的副产物。 自2005年以来，我国稻谷的年产量已经连续四年在1.8亿吨以上。稻壳通常占稻谷的 20%,照此计算，年产稻壳3600多万吨，数量十分庞大。稻壳的综合利用利用已有多个 方面，如加工为成型固体燃料，制备高纯S02、白炭黑、水玻璃、活性炭、吸附剂，水解 生产木糖、糠醛、乙醇等化工产品或原料。木糖又称D-木糖，分了式C5HltlO5,粉末呈 白色，甜度相当于蔗糖的67%。在自然界是作为木质化植物细胞的构成物质而广泛存在 的多糖类“木聚糖”的组成成分。用于染色、锄草、制造木糖醇和饲料酵母，也用作糖 尿病患者的甜料，广泛应用于食品、化学、皮革等工业部门。
目前，木糖的制备方法主要有中和脱酸工艺与离子交换脱酸工艺，还有电渗 析脱酸法以及层析分离法。中和脱酸工艺与离子交换脱酸工艺是国内两套技术比较成 熟的生产工艺，而离子交换脱酸工艺由于较好的解决了中和脱酸工艺的缺陷，因此在 工业上有着较中和脱酸工艺更广泛的应用。也有些这方面的专利申请，如专利申请 CN200810201866.3是“一种稻壳低聚木糖的制备方法”，专利申请CN03124805.5是“一种木糖的生产方法”，为木糖的制备提供了技术方案，由于生产技术、条件等方面 原因限制，没能推广实施。发明内容
本发明的目的为克服上述现有技术的缺点而是提供低成本、适于企业规模化生 产的稻壳制备木糖的方法，生产过程在常压完成，工艺条件实施容易，提高生产效率和 效益。
为实现本发明的目的，技术方案如下
(1)稻壳经粉碎过筛，放入加热容器内与氢氧化钠溶液混合，搅拌加热煮沸 50 90分钟，冷却过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与水共煮50 90分钟，过滤得滤渣。
(2)将步骤(1)所得滤渣放入加热容器内，加入4倍的水(体积比)，在搅拌下 加入硫酸后开始加热至沸腾，搅拌回流200 240分钟后，冷却过滤得滤液。
(3)用氢氧化钙与水混合配成悬浊液，将步骤( 所得滤液放入加热容器内加 热，在搅拌下慢慢地加入氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0 3.5时，停止加氢氧 化钙悬浊液，保持溶液温度在70 75°C，搅拌40 50分钟，加入滤液量3 6%的活 性炭，搅拌均勻后，静置8 12小时，再加热至75°C，保温并搅拌50 120分钟，过滤除去固体物得滤液。将滤液在30°C温度先经阳离子交换树脂除去灰分，再经过阴离子交 换树脂除去有机酸得糖液。
(4)将步骤( 所得糖液放入加热容器内，加热至沸点保持，直至糖液蒸发至初 始体积15 25%，过虑除去析出的沉淀物，然后继续浓缩，得到粘稠的糖浆。
(5)向步骤(4)得到的糖浆加入4.5 5倍体积的乙醇，加热至在40 45°C搅拌 使其溶解，适当浓缩后冷却静置，从溶液中析出晶体即为木糖，抽滤收集产品烘干得到产品。
上述步骤(1)加入的氢氧化钠溶液浓度为2mol/L，加入量为稻壳重量的4 5倍。
上述步骤⑵加入的硫酸为98%浓硫酸，加入量为加水量的1.2 7.5%。
上述步骤C3)氢氧化钙与水混合，配成的悬浊液比重为1.10 1.30。
与现有技术相比，本发明开发一种酸碱处理法制备出木糖的方法，生产工艺过 程在常压条件完成，可获得具有外观洁白，纯度较高的木糖，该方法工艺条件容易实 现，适于工厂规模化生产，可大大的降低生产成本，为企业带来更大的利润空间，提高 稻壳资源利用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述
以下所用原料份数除特殊说明外，均为质量分数。
实施例1
称取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛GO 60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L 的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸90分钟，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤， 再把滤渣与200mL水共煮50分钟，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的 量为滤渣4倍，在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计，在搅拌下向烧瓶中加入 2.5mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102°C，搅拌回流240分 钟。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.10的氢氧化钙悬浊液，当溶液的 pH值达到3.0 3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40分钟后，加入IOg的活性炭，搅拌 均勻后，放置8小时，再加热至75°C，保温并搅拌50分钟，趁热过滤，用200mL水冲洗 滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存灰分，再经过 阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待水解液的体积 减小到约60mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到 粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆加入其4.5倍体积的乙醇，在约40°C的温水浴 上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶液的颜色较深，可加入适量 的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100°C 以下烘干，可以得到木糖。
实施例2
取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛GO 60目)后，在烧杯中与250mL2mol/L 的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸50分钟，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤， 再把滤渣与200mL水共煮90分钟，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量为滤渣4倍，在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入 10.0mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102°C，搅拌回流220分 钟。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.30的氢氧化钙悬浊液，当溶液的 pH值达到3.0 3.5时，停止加，保温继续搅拌50分钟后，加入20g的活性炭，搅拌均 勻后，放置12小时，再加热至75°C，保温并搅拌90分钟，趁热过滤，用200mL水冲洗 滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存灰分，再经过 阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待水解液的体积 减小到约IOOmL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得 到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆加入其5倍体积的乙醇，在约45°C的温水浴 上搅拌使其溶解，适当浓缩后冷却，从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100°C以下烘 干，可以得到木糖。
实施例3
取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛GO 60目)后，在烧杯中与230mL2mol/L 的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸70分钟，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤， 再把滤渣与200mL水共煮70分钟，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水 的量为滤渣4倍，在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入 15.0mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102°C，搅拌回流200分 钟。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.20的氢氧化钙悬浊液，当溶液的 pH值达到3.0 3.5时，停止加入，保温继续搅拌45分钟后，加入15g的活性炭，搅拌 均勻后，放置10小时，再加热至75°C，保温并搅拌70分钟，趁热过滤，用200mL水冲 洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存灰分，再经 过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待水解液的体 积减小到约SOmL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得 到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆加入其4.8倍体积的乙醇，在约43°C的温水 浴上搅拌使其溶解，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100°C以 下烘干，可以得到木糖。
实施例4
取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40 60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的 NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸lh，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤 渣与200mL水共煮lh，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在 预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌 下向烧瓶中加入2.5mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为80°C， 搅拌回流4h。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.10 1.15的氢氧化钙悬 浊液，当溶液的pH值达到3.0 3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10 20g的活性炭，搅拌均勻后，放置过夜，再加热至75°C，保温并搅拌lh，趁热过滤，用 200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存 灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待 水解液的体积减小到约70 IOOmL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀， 然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200 300mL的乙醇，在约40 45°C的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶 液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶 体，抽滤收集产品，在100°C以下烘干，可以得到木糖。
实施例5
取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40 60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的 NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸lh，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤 渣与200mL水共煮lh，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在 预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌 下向烧瓶中加入2.5mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为100°C， 搅拌回流4h。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.10 1.15的氢氧化钙悬 浊液，当溶液的pH值达到3.0 3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10 20g的活性炭，搅拌均勻后，放置过夜，再加热至75°C，保温并搅拌lh，趁热过滤，用 200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存 灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待 水解液的体积减小到约70 IOOmL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀， 然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200 300mL的乙 醇，在约40 45°C的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶 液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶 体，抽滤收集产品，在100°C以下烘干，可以得到木糖。
实施例6
取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40 60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的 NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸lh，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤 渣与200mL水共煮lh，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在 预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌 下向烧瓶中加入2.5mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为120°C， 搅拌回流4h。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.10 1.15的氢氧化钙悬 浊液，当溶液的pH值达到3.0 3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10 20g的活性炭，搅拌均勻后，放置过夜，再加热至75°C，保温并搅拌lh，趁热过滤，用 200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存 灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待 水解液的体积减小到约70 IOOmL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀， 然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200 300mL的乙 醇，在约40 45°C的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶 液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶 体，抽滤收集产品，在100°C以下烘干，可以得到木糖。
实施例7
取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40 60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的 NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸lh，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤 渣与200mL水共煮lh，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌 下向烧瓶中加入2.5mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102°C， 搅拌回流2h。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.10 1.15的氢氧化钙悬 浊液，当溶液的pH值达到3.0 3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10 20g的活性炭，搅拌均勻后，放置过夜，再加热至75°C，保温并搅拌lh，趁热过滤，用 200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存 灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待 水解液的体积减小到约70 IOOmL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀， 然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200 300mL的乙 醇，在约40 45°C的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶 液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶 体，抽滤收集产品，在100°C以下烘干，可以得到木糖。
实施例8
取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40 60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的 NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸lh，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤 渣与200mL水共煮lh，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在 预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌 下向烧瓶中加入2.5mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102°C， 搅拌回流劝。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.10 1.15的氢氧化钙悬 浊液，当溶液的pH值达到3.0 3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10 20g的活性炭，搅拌均勻后，放置过夜，再加热至75°C，保温并搅拌lh，趁热过滤，用 200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存 灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待 水解液的体积减小到约70 IOOmL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀， 然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200 300mL的乙 醇，在约40 45°C的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶 液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶 体，抽滤收集产品，在100°C以下烘干，可以得到木糖。
实施例9
取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40 60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的 NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸lh，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤 渣与200mL水共煮lh，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在 预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌 下向烧瓶中加入2.5mL98%浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102°C， 搅拌回流冊。保持溶液的温度在70 75°C之间，加入比重为1.10 1.15的氢氧化钙悬 浊液，当溶液的pH值达到3.0 3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10 20g的活性炭，搅拌均勻后，放置过夜，再加热至75°C，保温并搅拌lh，趁热过滤，用 200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30°C先经阳离子交换树脂除去约90%的残存 灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5 4.0，待水解液的体积减小到约70 IOOmL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀， 然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200 300mL的乙 醇，在约40 45°C的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶 液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶 体，抽滤收集产品，在100°C以下烘干，可以得到木糖。
权利要求
1.一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖方法，包括酸碱处理、脱色、离子交换、浓 缩结晶工序，其特征在于木糖生产工艺过程在常压条件完成，具体步骤和条件如下(1)稻壳经粉碎过筛，放入加热容器内与氢氧化钠溶液混合，搅拌加热煮沸50 120 分钟，冷却过滤，用清水将滤渣洗涤，再将滤渣与水共煮50 120分钟，过滤得滤渣。(2)将步骤(1)所得滤渣放入加热容器内，加入4倍的水(体积比)，在搅拌下加入 硫酸后开始加热至沸腾，搅拌回流200 240分钟，冷却过滤得滤液。(3)用氢氧化钙与水混合配成悬浊液，将步骤(2)所得滤液放入加热容器内加热，在 搅拌下慢慢地加入氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0 3.5时，停止加氢氧化钙悬 浊液，保持溶液温度在70 75°C，搅拌40 50分钟，加入滤液量3 6%的活性炭， 搅拌均勻后，静置8 12小时，再加热至75°C，保温并搅拌50 120分钟，过滤除去固 体物得滤液。将滤液在30°C温度先经阳离子交换树脂除去灰分，再经过阴离子交换树脂 除去有机酸得糖液。(4)将步骤(3)所得糖液放入加热容器内，加热至沸点保持，直至糖液蒸发至初始体 积15 25%，过虑除去析出的沉淀物，然后继续浓缩，得到粘稠的糖浆。(5)向步骤(4)得到的糖浆加入4.5 5倍体积的乙醇，加热至在40 45°C搅拌使 其溶解，适当浓缩后冷却静置，从溶液中析出晶体即为木糖，抽滤收集产品烘干得到产
2.根据权利要求1所述的制备木糖方法，其特征是步骤(1)加入的氢氧化钠溶液浓度 为2mol/L，加入量为稻壳重量的4 5倍。
3.根据权利要求1所述的制备木糖方法，其特征是步骤(2)加入的硫酸为98%浓硫 酸，加入量为加水量的1.2 7.5%。
4.根据权利要求1所述的制备木糖方法，其特征是步骤(3)氢氧化钙与水混合，配成 的悬浊液比重为1.10 1.30。
全文摘要
本发明公开一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖方法，稻壳经碱煮、水煮、硫酸水解、氢氧化钙处理后，加活性炭脱色，经离子交换、浓缩结晶、收集烘干得到产品。生产工艺过程在常压条件完成，可获得具有外观洁白，纯度较高的木糖，该方法工艺条件容易实现，适于工厂规模化生产，可大大的降低生产成本，为企业带来更大的利润空间，提高稻壳资源利用价值。
文档编号C13K13/00GK102021251SQ20101058764
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者付文, 刘文星, 邝水红, 陈德强 申请人:广东石油化工学院