一种高效利用木质纤维原料制备高附加值糖醇的方法

专利名称：一种高效利用木质纤维原料制备高附加值糖醇的方法
技术领域：
本发明属于生物化工领域，特别涉及利用蒸汽爆破结合生物转化技术将可再生的木质纤维资源转化成高附加值糖醇的方法。
背景技术：
木质纤维原料是自然界中极为丰富的廉价可再生资源，主要由纤维素、半纤维素和木质素这三种高分子聚合物组成，也含有少量的果胶、树胶等成分，结构非常复杂。其中纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，主要由1000-10000个β-D-吡喃型葡萄糖通过β -I, 4-糖苷键交联而成的直链多糖，具有多个分子层平行排列构成的丝状不溶性微纤维结构，基本组成单位为纤维二糖。半纤维素则一般作为分子黏合剂结合在纤维素和木质素之间，是由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖或甘露糖等结构单元组成的80-200聚合度的支链多糖，是植物中含量仅次于纤维素的多聚糖。木质素是由苯丙烷及其衍生物组成的网状聚 合物，包裹在纤维素和半纤维素的表面，在水解过程中起着屏障作用。目前对于木质纤维原料的利用主要集中在纤维素的水解和微生物转化制备乙醇、丁醇等生物燃料方面。虽然已经取得了很大的进展，但仍未能大规模工业化生产，主要有两个问题一是纤维原料预处理的成本较高；二是纤维素酶解成本较高。由于上述纤维原料预处理的目的是去除木质素和半纤维素对纤维素的保护作用和破坏纤维素大分子之间的晶体结构，以提高纤维素的酶解转化率，半纤维素往往得不到有效的利用。针对上述问题，本发明采用木质纤维原料不同组分分级利用的理念，针对半纤维素较纤维素容易降解的特点，设计不同的蒸汽爆破条件，依次降解木质纤维原料中的半纤维素和纤维素得到可发酵糖，从而提高了原料的利用程度，降低了糖化工艺的生产成本。蒸汽爆破(简称“汽爆”)是近年来发展迅速的一种木质纤维素处理方法。原料用蒸汽加热至180-240° C，维压一段时间，在突然释压喷放时，产生二次蒸汽，体积猛增，在机械力的作用下，将固体物料结构破坏。中国科学院过程工程所应用物理原理制备低聚木糖(CN1233614):汽爆处理后的原料经水抽提可以得到可溶性半纤维素，其主要成分即为低聚木糖，半纤维素转化率达到80%以上。本发明在上述发明的基础上，在汽爆之前加入有机酸浸泡预处理工艺，降低原料中各组分之间的交联度，增加汽爆过程中半纤维素的降解程度，经水抽提可以直接得到木糖溶液，半纤维素降解率达到85%以上，同时纤维素降解很少。对于剩余的固渣，采用化学处理结合蒸汽爆破技术降解其中的纤维素得到葡萄糖溶液，纤维素降解率达到80%以上。木糖醇是一种重要的工业用精细化学品、糖基化学品、食品及饲料添加剂，具备许多优异特性。自1966年，Onishi和Suzuki首次报道了酵母菌能够将D-木糖转化为木糖醇后，国际上许多学者开展了发酵法生产木糖醇的研究，许多成果申报了专利(中国专利ZL200710063303. 8.ZL200510040133. O ;美国专利 US2011/0003356A1)。但现有专利中的发酵底物木糖仍主要通过高浓度硫酸水解半纤维素的方法得到，在发酵前需要碱中和、脱色、脱盐处理，过程工艺复杂、酸碱用量大。本专利采用有机酸预处理结合蒸汽爆破技术降解半纤维素获得木糖液，其酸度和离子强度都远远低于硫酸水解法，通过简单的活性炭脱色和氨水调节即可用于后续的发酵过程，在优化的发酵条件下，木糖到木糖醇的转化率大于70%。赤藓糖醇是分子量最小,热量值最低(< I. 66kJ/g)的糖醇,在人体中的耐受量(50g/天)也远高于山梨糖醇、木糖醇等其他糖醇，且甜味纯正与蔗糖相似，无后苦味。目前工业上赤藓糖醇的生产主要是利用葡萄糖发酵。中国专利ZL200510102929. 6报道了以精制葡萄糖为碳源，利用解脂假丝酵母发酵得到赤藓糖醇的方法；专利ZL201010611106. 7报道了以玉米粉为原料，经过酶水解得到葡萄糖液，再利用解脂假丝酵母发酵得到赤藓糖醇的方法。与现有专利相比，本专利采用化学处理结合蒸汽爆破技术降解可再生的木质纤维原料中的纤维素组分得到葡萄糖溶液，再通过纯化处理，微生物转化得到赤藓糖醇，从而避免了粮食资源的消耗，提高了纤维素资源的利用价值
发明内容

—种高效利用木质纤维原料制备高附加值糖醇的方法其特征在于，包括如下步骤(I)将木质纤维原料粉碎至能过10-20目筛，用质量分数为O. 2%-2%的有机酸常温浸泡l_6h。(2)将预处理后的木质纤维原料板框过滤至含水量为干重的1-4倍，然后放入汽爆机的爆腔中，在O. 5-2. 5MPa蒸汽压力下维压2_10min后，再通过控制系统自动开启爆破阀快速喷放物料至旋风分离器中。将物料取出，在30-60° C下水提1-3次后，板框过滤得到富含木糖的水提液A。(3)将步骤(2)中的滤渣收集，用质量分数为O. 5%-5%的无机酸在40-80° C下浸泡5-10h。板框过滤至滤渣含水量为干重的1-4倍，然后放入汽爆机的爆腔中，在I. 5-3MPa蒸汽压力下维压5-20min后，再通过控制系统自动开启爆破阀快速喷放物料至旋风分离器中。将物料取出，在30-60° C下水提1-3次后，板框过滤得到富含葡萄糖的水提液B。(4)将(2)得到的水提液A经过氨水中和、活性炭脱色、减压浓缩、微生物发酵后得到木糖醇发酵液。(5)将(3)得到的水提液B经过氢氧化钙中和、活性炭脱色、减压浓缩、微生物发酵后得到赤藓糖醇发酵液。(6)将(4)得到的木糖醇发酵液经过菌体分离，串联树脂除杂、减压浓缩、结晶干燥后得到木糖醇晶体。(7)将(5)得到的赤藓糖醇发酵液经过菌体分离、膜分离除杂、减压浓缩、结晶干燥后得到赤鲜糖醇晶体。木质纤维原料可以是玉米芯、玉米秸杆、甘蔗渣、麸皮、棉籽壳中的一种，优选玉米芯。有机酸可以使用甲酸、乙酸、草酸、乙二酸中的一种或者几种混合，优选草酸。通过浸泡，木质纤维原料中半纤维素组分与其他组分之间的交联度下降，同时小分子的酸会渗入到植物细胞中，加剧蒸汽爆破过程中半纤维素的降解。对于预处理后的原料进行第一步蒸汽爆破处理降解其中的半纤维素组分。整个过程主要是利用高温、高压水蒸汽处理木质纤维原料，并通过瞬间释压过程实现原料的组分分离和结构变化。由于预处理采用的是低浓度的有机酸，并且有机酸的PKa值较大，酸在水中解离生成的氢离子含量较少，因此能选择性的使半纤维素大分子中的糖苷键断裂，而对纤维素大分子中的糖苷键破坏很少。同时有机酸在反应过程中还可以脱除部分木质素。对于水提后剩余的固渣进行第二步蒸汽爆破处理降解其中的纤维素组分。无机酸可以是硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几种混合，优选硫酸。汽爆处理后剩余的固渣中半纤维素含量很少，同时纤维素与木质素结合力下降。无机酸的PKa值较小，能够在水中解离生成大量的氢离子，并与水结合成水合氢离子，直接攻击纤维素大分子中糖苷键的氧原子，使其质子化后形成共轭酸，导致糖苷键能减弱而断裂。水提液中糖组分含量采用高效液相色谱分析,检测条件为waters sugar pak I色谱柱，超纯水为流动相，示差折光检测器，柱温80° C，流速0.5ml/min。水提液中酸和醛类物质含量采用高效液相色谱分析，检测条件为BI0-RAD HPX-87H色谱柱，O. 018M硫酸为流动相，紫外检测器210nm，柱温35° C，流速O. 5ml/min。酚类物质含量采用比色法测定。PH和电导采用pH仪和电导仪测定。 检测结果如下表表I :水提液各组分含量
Iι\
丨I水捉液A水從液B
I < A、本€; 比( )) I
I木 SI 2& 4 -±0,50 I 2.01+0.10
IIftifI1,3誠053雜 7±0 遞 I
Immm\ 12S±0J0im^im I
I 乙酸OJSiftOS0,72 士 0.03
I rpff^7S±i)M1.28±0.05 I
I 物歧· 0J< L0^051 1,60 0Λ
I0.86+004' ι 82+OjM I
pH3JJ ±0^01.02±0J0
屯异(ps ·χιη)2462±10 049,18±Ι5^0对于水提液A的处理步骤如下向水提液中加入氨水中和至ρΗ=5_6。加入1%_5%的糖类专用活性炭(g活性炭/L水提液),在40-60° C下搅拌10-60min。板框过滤,将滤液用泵打入真空浓缩罐中浓缩5-10倍。向处理后的水提液A中加入氮源和无机盐配置成各类微生物培养基，具体组成如下(1)固体保藏培养基木糖50-100g/L,葡萄糖5-10g/L,酵母粉5-10g/L,无水硫酸镁 0. 1-1. 0g/L,琼脂 10-20g/L。(2)液体种子培养基木糖10-40g/L，葡萄糖10-40g/L，酵母粉5_10g/L，无水硫酸镁 0. 1-1. 0g/L。(3)发酵培养基木糖100-200g/L，葡萄糖10-20g/L，酵母粉5-10g/L，磷酸二氢钾0. 5-5. 0g/L，无水硫酸镁 0. 1-1. 0g/L。本发明生产木糖醇所用的菌种主要来自Candida tropicalis, Candidaguilliermondii, Candida parapsilosis 中的一种。优选热带假丝酵母 Candidatropicalis。整个发酵过程如下(1)制备发酵菌株的一级种子液在无菌超净台内用接种环挑取一环固体保藏培养基中的菌株加入到含40ml-100mL液体种子培养基的250ml摇瓶中，在28-37° C，100-200rpm转速的摇床里培养20-30h。(2)制备发酵菌株的二级种子液将一级种子液全部加入到含1-1. 5L液体种子培养基的2L种子罐中，在28-37° C，150-250rpm转速，1. 0-2. 0vvm通气量下培养10-20h。(3)将培养好的二级种子液用泵打入到含10-15L液体发酵培养基的20L发酵罐中，设定发酵温度28-37° C。酵母发酵产木糖醇是一个比较特殊的过程发酵前期占发酵总时间的一半以上，是细胞好氧生长过程，此时菌体若不能得到充足的氧气供应，不但菌体生长不好，后期菌体产酶的量也会不足，生物转化势必会较差；但若此时细胞生长的过于旺盛，细胞生长所消耗的碳源过多，势必会浪费过多的底物造成产醇率不高。发酵后期菌体生长到一定阶段，产酶逐渐积累增多，进入转醇期，此时提供发酵的微氧环境，一是有利于提高木糖还原酶的活力，增加发酵的产率和速率，抑制其他的代谢副途径，二是该时期细胞不需要进一步增殖和旺盛的生长，以避免消耗更多的底物和营养物质。根据前期和后期发酵的特殊性要求，发酵前期通过控制搅拌转速400-800rpm,通气量1. 0-3. 0vvm,来维持溶氧在20%-30%之间；发酵后期通过控制搅拌转速100-300rpm，通气量0. 2-1. 0vvm来维持溶氧在5%-10%之间，发酵总时间为40-60h。对于水提液B的处理步骤如下将水提液加热到60-80° C后，加入氢氧化钙中和到pH=4-6。趁热板框过滤,除去硫酸韩沉淀。液体部分再加入1%_5%的糖类专用活性炭(g活性炭/L水提液)，在40-60° C下搅拌10-60min。板框过滤，将滤液用泵打入真空浓缩罐中浓缩10-15倍。向处理后的水提液B中加入氮源和无机盐配置成各类微生物培养基，具体组成如下固体保藏培养基葡萄糖50-150g/L,酵母粉5-10g/L,蛋白胨1-5g/L,无水硫酸镁0. 1-1.0g/L，琼脂 10-20g/L。液体种子培养基葡萄糖20-100g/L，酵母粉5-10g/L，蛋白胨1-5g/L，无水硫酸镁
0.1-1. 0g/L。液体发酵培养基葡萄糖200-400g/L，酵母粉5-10g/L，蛋白胨1-5g/L，磷酸二氢钾 0. 5-5. 0g/L，无水硫酸镁 0. 1-1. 0g/L。本发明生产赤藓糖醇所用的菌种主要来自丛梗孢酵母(Moniliella pollinis)、解脂假丝酵母(Candida lipolytica)中的一种。优选解脂假丝酵母Candida Iipolytica0整个发酵过程如下(I)制备发酵菌株的一级种子液在无菌超净台内用接种环挑取一环固体保藏培养基中的菌株加入到含30ml-80mL液体种子培养基的250ml摇瓶中，在28-37° C，100-200rpm转速的摇床里培养25_35h。(2)制备发酵菌株的二级种子液将一级种子液全部用泵加入到含1-1. 5L液体种子培养基的2L种子罐中，在28-37° C，150-250rpm转速，I. 5-2. 5vvm通气量下培养15-25h。(3)将培养好的二级种子液全部用泵加入到含10-15L液体发酵培养基的20L发酵罐中，设定发酵温度28-37° C。通过调节通气量I. 5-2. 5vvm，转速200-800rpm来维持发酵过程溶氧含量在20%-30%。发酵总时间为60-80h。将木糖醇发酵液在4° C、IOOOOrpm下离心5-10min。收集到的菌体可以回复利 用。将离心得到的液体以l_5ml/min流速依次通过强酸性阳离子树脂、强碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂进行脱盐和脱色处理。其中强酸性阳离子树脂选择001*7或D72中的一种，用来吸附液体中的阳离子；强碱性阴离子树脂选择D201或D296中的一种，用来吸附液体中的阴离子；弱碱性阴离子树脂选择D301，用来吸附液体中的色素分子。测定不同时间段树脂流出液的PH和电导值，收集pH 7. O、电导200us/cm以下的流出液加热到50-80° C，以l-5ml/min流速通过钙型阳离子树脂吸附至饱和，其中钙型阳离子树脂可以选择UBK555或DTF-Ol中的一种。由于液体中木糖醇和发酵残留的杂糖与树脂中钙离子形成的配位络合物稳定程度不同，钙型阳离子树脂对木糖醇的吸附力更强，因此在用水洗脱的过程中杂糖会优先被洗脱出来。测定不同时间段洗脱液中的杂糖与木糖醇含量，收集只含有木糖醇的洗脱液，用泵打入真空浓缩罐中浓缩至木糖醇质量分数为60%-70%。采用梯度降温方法对木糖醇进行晶析先升温至80° C维温5-15min，再以4-8° C/min的降温速率降温至50-60。C，加入溶质质量O. 01%-0· 1%的晶种维温l_2h。然后再以1-4。C/min的降温速率降温至5-20° C，停止结晶过程。用少量乙醇冲洗，板框过滤后40-50° C下热风烘干得到白色木糖醇晶体。将赤藓糖醇发酵液在4° C、IOOOOrpm下离心5-10min。收集到的菌体可以回复利用。将离心得到的液体在操作压强为O. 1-0. 5Mpa条件下通过陶瓷膜除去其中蛋白、色素等大分子物质。再在40-60° C，操作压力为3-5MPa条件下通过金属纳滤膜，选择性透过赤藓糖醇。将膜分离后的溶液用泵打入真空浓缩罐中浓缩至赤藓糖醇质量分数为40%-50%。采用乙醇法对赤藓糖醇进行晶析加入4倍体积的无水乙醇，并加入溶质质量O. 01%-0. 1%赤藓糖醇晶种，温度保持在4-6° C，静置10-12h，赤藓糖醇即可结晶。用少量乙醇冲洗，板框过滤后40-50° C下热风烘干得到白色赤藓糖醇晶体。


图I本发明流程图。
具体实施例方式I.木糖液制备实例
取Ikg玉米芯(干重)，加入5L、1%质量浓度的草酸浸泡5h后，板框过滤至玉米芯湿重为3kg。将湿物料放入蒸汽爆破机的爆腔中，在I. 5MPa的高压蒸汽中维压5min，开启爆破阀快速喷放物料至旋风分离器中得到汽爆后的玉米芯，湿重为5kg。将其放入提取罐中，用IOL的水50° C下水提lh，再用泵将固液混合物打入到板框压滤机中进行固液分离得到水提液A。经高效液相色谱分析水提液A中木糖浓度为25. 4g/L,葡萄糖浓度为I. 6g/L,阿拉伯糖浓度为2. lg/L，半纤维素降解率为87. 3%。2.葡萄糖液制备实例剩余滤渣湿重为3kg，向其中 加入3L、2%质量浓度的硫酸60° C下浸泡8h后，板框过滤至滤渣湿重为3kg。将湿物料放入蒸汽爆破机的爆腔中，在2. 5MPa的高压蒸汽中维压15min，开启爆破阀快速喷放物料至旋风分离器中得到汽爆后的玉米芯，湿重为5kg。将其放入提取罐中，用IOL的水50° C下水提lh，再用泵将固液混合物打入到板框压滤机中进行固液分离得到水提液B。经高效液相色谱分析水提液B中木糖浓度为2. Og/L,葡萄糖浓度为31. 2g/L,阿拉伯糖浓度为I. 9g/L，纤维素降解率为81. 2%。3.木糖醇发酵液制备实例将IOL水提液A用泵打入到储罐中，加入氨水中和至pH=6。加入3%的糖类专用活性炭(g活性炭/L水提液)，在50° C下搅拌30min。板框过滤，将滤液用泵打入真空浓缩罐中浓缩6倍。向处理后的水提液A中加入氮源和无机盐配置成各类微生物培养基。在无菌操作环境中取一环保存在固体培养基中的热带假丝酵母接入到含50ml种子培养基的250ml摇瓶中，在30° C，200rpm转速的摇床里培养24h后得到一级种子液。再将上述50ml种子接入到含I. 2L种子培养基的2L种子罐中，在30° C，250rpm转速，I. 5vvm通气量下培养15h后得到二级种子液，此时菌种已经进入对数生长期的中后期。然后用泵将培养好的
I.2L 二级种子液接入到含12L发酵培养基的20L发酵罐中，其中木糖浓度为118g/L。设定发酵温度30° C，发酵前期0-22h内控制搅拌转速500-600rpm，通气量I. 0-1. 5vvm，使菌体快速生长进入稳定期。发酵后期22-44h内控制搅拌转速200-300rpm，通气量O. 2-0. 8vvm,使菌体进入转化期代谢木糖生成木糖醇。发酵48h以后停止发酵，经高效液相色谱分析木糖醇发酵液中剩余木糖浓度为4. 6g/L,木糖醇浓度为85. 2g/L，木糖醇得率为72. 2%。4.赤藓糖醇发酵液制备实例将IOL水提液B用泵打入到储罐中，加热到70° C，加入氢氧化钙中和至pH=6。趁热板框过滤，除去硫酸钙沉淀。液体部分再加入4%的糖类专用活性炭(g活性炭/L水提液)，在50° C下搅拌30min。板框过滤，将滤液用泵打入真空浓缩罐中浓缩11倍。向处理后的水提液B中加入氮源和无机盐配置成各类微生物培养基。在无菌操作环境中取一环保存在固体培养基中的解脂假丝酵母接入到含50ml种子培养基的250ml摇瓶中，在30° C，200rpm转速的摇床里培养30h后得到一级种子液。再将上述50ml种子接入到含I. 2L种子培养基的2L种子罐中，在30° C，250rpm转速，I. 5vvm通气量下培养20h后得到二级种子液，此时菌种已经进入对数生长期的中后期。然后用泵将培养好的I. 2L 二级种子液接入到含12L发酵培养基的20L发酵罐中，其中葡萄糖浓度为306g/L。设定发酵温度30° C，搅拌转速500-600rpm，通气量I. 0-2. 5vvm,发酵72h以后停止发酵，经高效液相色谱分析赤藓糖醇发酵液中剩余葡萄糖浓度为10.5g/L，赤藓糖醇浓度为156.9g/L，赤藓糖醇醇得率为51. 3%。
5.木糖醇晶体制备实例将12L木糖醇发酵液在4° C、IOOOOrpm下离心IOmin,收集上清液,用泵打入到装填有阳离子树脂001*7、阴离子树脂D201、D301的三根4L的串联离子交换柱中。控制进样流速为3ml/min,收集pH在7. O左右、电导在200us/cm下的树脂流出液再用泵打入到装填有DTF-Ol钙型阳离子树脂的离子交换柱中吸附至饱和，最后用去离子水对吸附饱和的钙型阳离子树脂进行洗脱，收集只含有木糖醇的洗脱液20L用泵打入到真空浓缩罐中浓缩至木糖醇质量分数为70%。将浓缩后的木糖醇溶液用泵打入到结晶器中，先升温至80° C维温15min,再以5° C/min的降温速率降至55° C,加入相当于木糖醇质量的O. 05%的晶种维温lh。然后再以2° C/min的降温速率降至10° C，停止结晶过程。用少量乙醇冲洗，板框过滤后40° C下热风烘干得到白色木糖醇晶体。经高效液相色谱测定木糖醇晶体收率为91. 4%，纯度为98. 5%，还原糖彡O. 5%。6.赤藓糖醇晶体制备实例
将12L赤藓糖醇发酵液在4° C、IOOOOrpm下离心lOmin。收集上清液在操作压强为O. 2Mpa条件下通过陶瓷膜除去其中蛋白、色素等大分子物质。再在50° C，操作压力为4MPa条件下通过金属纳滤膜，选择性透过赤藓糖醇。将膜分离后的溶液用泵打入真空浓缩罐中浓缩至赤藓糖醇质量分数为50%。采用乙醇法对赤藓糖醇进行晶析加入4倍体积的无水乙醇,并加入溶质质量O. 01%-0. 1%赤藓糖醇晶种，温度保持在4° C，静置12h，赤藓糖醇即可结晶。用少量乙醇冲洗，板框过滤后40° C下热风烘干得到白色赤藓糖醇晶体。经高效液相色谱测定赤藓糖醇晶体收率为90. 2%，纯度为95. 5%，还原糖< O. 5%。
权利要求
1.一种高效利用木质纤维原料制备高附加值糖醇的方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)将木质纤维原料粉碎至能过10-20目筛，用质量分数为O.2%-2%的有机酸常温浸泡l_6h ； (2)将预处理后的木质纤维原料板框过滤至含水量为干重的1-4倍，然后放入汽爆机的爆腔中，在O. 5-2. 5MPa蒸汽压力下维压2_10min后，再通过控制系统自动开启爆破阀快速喷放物料至旋风分离器中；将物料取出，在30-60° C下水提1-3次后，板框过滤得到富含木糖的水提液A ； (3)将步骤(2)中的滤渣收集，用质量分数为O.5%-5%的无机酸在40-80° C下浸泡5-10h ;板框过滤至滤渣含水量为干重的1-4倍，然后放入汽爆机的爆腔中，在I. 5-3MPa蒸汽压力下维压5-20min后，再通过控制系统自动开启爆破阀快速喷放物料至旋风分离器中；将物料取出，在30-60° C下水提1-3次后，板框过滤得到富含葡萄糖的水提液B ; (4)将(2)得到的水提液A经过氨水中和、活性炭脱色、减压浓缩、微生物发酵后得到木糖醇发酵液； (5)将(3)得到的水提液B经过氢氧化钙中和、活性炭脱色、减压浓缩、微生物发酵后得到赤藓糖醇发酵液； (6)将(4)得到的木糖醇发酵液经过菌体分离，串联树脂除杂、减压浓缩、结晶干燥后得到木糖醇晶体； (7)将(5)得到的赤藓糖醇发酵液经过菌体分离、膜分离除杂、减压浓缩、结晶干燥后得到赤鲜糖醇晶体。
2.根据权利要求I所述的方法，木质纤维原料是玉米芯、玉米秸杆、甘蔗渣、麸皮、棉籽壳中的一种；有机酸用甲酸、乙酸、草酸、乙二酸中的一种或者几种混合。
3.根据权利要求I所述的方法，将步骤(3)中的无机酸是硫酸、盐酸、硝酸中的一种或几 种混合。
4.根据权利要求I所述的方法，木质纤维原料是玉米芯。
5.根据权利要求I所述的方法，步骤(4)对于水提液A的处理步骤如下向水提液中加入氨水中和至pH=5-6 ;加入糖类专用活性炭,在40-60° C下搅拌10_60min ;板框过滤,将滤液用泵打入真空浓缩罐中浓缩5-10倍。
6.根据权利要求I所述的方法，对于水提液B的处理步骤如下将水提液加热到60-80° C后，加入氢氧化钙中和到pH=4-6 ;趁热板框过滤，除去硫酸钙沉淀；液体部分再加入糖类专用活性炭，在40-60° C下搅拌10-60min ;板框过滤，将滤液用泵打入真空浓缩罐中浓缩10-15倍。
7.根据权利要求I所述的方法，将木糖醇发酵液在4°C、10000rpm下离心5_10min ；将离心得到的液体以l_5ml/min流速依次通过强酸性阳离子树脂、强碱性阴离子树脂、弱碱性阴离子树脂进行脱盐和脱色处理；其中强酸性阳离子树脂选择001*7或D72中的一种，用来吸附液体中的阳离子；强碱性阴离子树脂选择D201或D296中的一种，用来吸附液体中的阴离子；弱碱性阴离子树脂选择D301，用来吸附液体中的色素分子；测定不同时间段树脂流出液的PH和电导值，收集pH 7.0、电导200us/cm以下的流出液加热到50-80° C，以l-5ml/min流速通过钙型阳离子树脂吸附至饱和，其中钙型阳离子树脂可以选择UBK555或DTF-Ol中的一种。
8.根据权利要求I所述的方法，将赤藓糖醇发酵液在4° C、IOOOOrpm下离心5-10min ;将离心得到的液体在操作压强为O. 1-0. 5Mpa条件下通过陶瓷膜除去其中大分子物质；；再在40-60° C，操作压力为3-5MPa条件下通过金属纳滤膜，选择性透过赤藓糖醇；将膜分离后的溶液用泵打入真空浓缩罐中浓缩至赤藓糖醇质量分数为40%-50% ;采用乙醇法对赤藓糖醇进行晶析。
全文摘要
一种高效利用木质纤维原料制备高附加值糖醇的方法属于生物化工领域。本发明对木质纤维原料预处理之后，利用蒸汽爆破技术定向分解其中的半纤维素组分，固液分离得到富含木糖的溶液；剩余固渣经过化学处理之后，再利用蒸汽爆破技术分解其中的纤维素组分，固液分离得到富含葡萄糖的溶液。上述两种含糖溶液分别经过除杂浓缩、微生物发酵、发酵液分离纯化、浓缩结晶得到木糖醇产品和赤藓糖醇产品。本发明充分利用木质纤维原料中可降解成糖的组分，开发出利用蒸汽爆破结合生物转化技术将可再生的木质纤维资源转化成高附加值糖醇的新工艺。
文档编号C12R1/74GK102876732SQ20121035108
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者袁其朋, 范晓光, 王显路, 王乐, 朱新涛 申请人:北京化工大学