一种用玉米秸秆生产木糖醇的方法

专利名称：一种用玉米秸秆生产木糖醇的方法
技术领域：
本发明涉及一种木糖醇的生产方法，具体涉及一种用玉米秸杆生产木糖醇的方法。
背景技术：
木糖醇(xylitol)是一种五碳糖醇，分子式为C5H12O5，是木糖代谢的中间产物。木糖醇除具有蔗糖、葡萄糖的共性外，还具有特殊的生化功能，它不需要通过胰岛素就能透过细胞壁被人体吸收，并具有降低血脂、抗酮体等功能。木糖醇还是轻工、化工等多种工业产品的重要原料，既可用于制作饮料、糖果、罐头等食品，又可用于造纸、炸药、牙膏等生产，在食品、医药、化工、皮革、烟草和化妆品等领域中具有重要的作用，其具有重要的经济价值和社会价值。
传统生产木糖醇的方法是用富含多缩戊糖的棉籽壳、甘蔗渣、桦木片等农林和工业废料经水解、氢化而制成木糖醇。由于化学法需高温高压和对溶液纯度很高的镍催化剂，投资和操作费用高，污染严重。

发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种用玉米秸杆生产木糖醇的方法，该方法工艺简单，成本低，安全环保。本发明的技术方案为一种用玉米秸杆生产木糖醇的方法，包括以下步骤
(1)爆破秸杆的制备将玉米秸杆放入5m3爆破罐中，在温度为150°C，压力为1. 5Mpa条件下维持5min后喷放，待温度降至室温后取出爆破秸杆；
(2)酸水解称取爆破秸杆，然后加入质量分数为2.5%的稀硫酸，其中爆破秸杆与稀硫酸的质量体积比为Ikg: (10 12)L，110°C条件下水解3 4小时，水解结束后进行过滤，即得玉米杆水解液；
(3)氢氧化钙脱毒将步骤(2)所得的玉米杆水解液，加入氢氧化钙调节pH值为10，再用硫酸调节PH值为5. 5，得一级水解液；
(4)活性炭脱毒向一级水解液中加入活性炭，活性炭与一级水解液质量体积比为Ikg :100L，于60 90°C搅拌50 70min，转速为lOOrpm，得二级水解液；
(5)浓缩将步骤(4)所得二级水解液在70°C条件下真空浓缩，使其含木糖浓度为30-50g/L，得到浓缩液；
(6)发酵转化向浓缩液中加入蛋白胨、葡萄糖，其中蛋白胨与浓缩液质量体积比为
Ikg
(50 60) L，葡萄糖与浓缩液质量体积比为Ikg : (200 250) L ;然后调节浓缩液pH值为4 5，得到转化液；将活化后的热带假丝酵母按占转化液体积5%的接种量接入转化液中，在35°C的条件下发酵培养40 60h，得到发酵液；
(7)纯化结晶将发酵液经板式膜过滤，然后经活性炭脱色、离子交换树脂脱盐，最后经过浓缩、结晶得到木糖醇晶体。
本发明的有益效果在于本发明采用生物转化的方法用玉米秸杆生产木糖醇，分离提纯简单，可省去高压容器、制氢装置等设备投资，减少工序，且不需纯化木糖，提取率高，成本低，取代化学合成的方法，安全环保。
具体实施例方式实施例1
(1)爆破秸杆的制备将玉米秸杆放入5m3爆破罐中，在温度为150°C，压力为1. 5Mpa条件下维持5min后喷放，待温度降至室温后取出爆破秸杆；
(2)酸水解称取爆破秸杆，然后加入质量分数为2.5%的稀硫酸，其中爆破秸杆与稀硫酸的质量体积比为1kg: 10L, 110°C条件下水解3小时，水解结束后进行过滤，即得玉米杆水解液；
(3)氢氧化钙脱毒将步骤(2)所得的玉米杆水解液，加入氢氧化钙调节pH值为10，再 用硫酸调节PH值为5. 5，得一级水解液；
(4)活性炭脱毒向一级水解液中加入活性炭，活性炭与一级水解液质量体积比为Ikg :100L，于70°C搅拌50min，转速为lOOrpm，得二级水解液；
(5)浓缩将步骤(4)所得二级水解液在70°C条件下真空浓缩，使其含木糖浓度为50g/L，得到浓缩液；
(6)发酵转化向浓缩液中加入蛋白胨、葡萄糖，其中蛋白胨与浓缩液质量体积比为Ikg :50L，葡萄糖与浓缩液质量体积比为Ikg :200L，然后调节浓缩液pH值为5，得到转化液；将活化后的热带假丝酵母按占转化液体积5%的接种量(即若转化液体积为1L，则热带假丝酵母接种量为50mL)接入转化液中，在35°C条件下发酵培养40h，得到发酵液；
(7)纯化结晶将发酵液经板式膜过滤，然后经活性炭脱色、离子交换树脂脱盐，最后经过浓缩、结晶得到木糖醇晶体。实施例2
(1)爆破秸杆的制备将玉米秸杆放入5m3爆破罐中，在温度为150°C，压力为1. 5Mpa条件下维持5min后喷放，待温度降至室温后取出爆破秸杆；
(2)酸水解称取爆破秸杆，然后加入质量分数为2.5%的稀硫酸，其中爆破秸杆与稀硫酸的质量体积比为1kg: 12L，110°C条件下水解4小时，水解结束后进行过滤，即得玉米杆水解液；
(3)氢氧化钙脱毒将步骤(2)所得的玉米杆水解液，加入氢氧化钙调节pH值为10，再用硫酸调节PH值为5. 5，得一级水解液；
(4)活性炭脱毒向一级水解液中加入活性炭，活性炭与一级水解液质量体积比为Ikg :100L，于90°C搅拌70min，转速为lOOrpm，得二级水解液；
(5)浓缩将步骤(4)所得二级水解液在70°C条件下真空浓缩，使其含木糖浓度为40g/L，得到浓缩液；
(6)发酵转化向浓缩液中加入蛋白胨、葡萄糖，其中蛋白胨与浓缩液质量体积比为Ikg :50L，葡萄糖与浓缩液质量体积比为Ikg 230L ;然后调节浓缩液pH值为4，得到转化液；将活化后的热带假丝酵母按占转化液体积5%的接种量接入转化液中，在35°C的条件下发酵培养50h，得到发酵液；(7)纯化结晶将发酵液经板式膜过滤，然后经活性炭脱色、离子交换树脂脱盐，最后经过浓缩、结晶得到木糖醇晶体。实施例3
(1)爆破秸杆的制备将玉米秸杆放入5m3爆破罐中，在温度为150°C，压力为1. 5Mpa条件下维持5min后喷放，待温度降至室温后取出爆破秸杆；
(2)酸水解称取爆破秸杆，然后加入质量分数为2.5%的稀硫酸，其中爆破秸杆与稀硫酸的质量体积比为1kg: 12L，110°C条件下水解3. 5小时，水解结束后进行过滤，即得玉米杆水解液；
(3)氢氧化钙脱毒将步骤(2)所得的玉米杆水解液，加入氢氧化钙调节pH值为10，再用硫酸调节PH值为5. 5，得一级水解液；
(4)活性炭脱毒向一级水解液中加入活性炭，活性炭与一级水解液质量体积比为Ikg :100L，于80°C搅拌60min，转速为lOOrpm，得二级水解液；
(5)浓缩将步骤(4)所得二级水解液在70°C条件下真空浓缩，使其含木糖浓度为40g/L，得到浓缩液；
(6)发酵转化向浓缩液中加入蛋白胨、葡萄糖，其中蛋白胨与浓缩液质量体积比为Ikg :50-60L，葡萄糖与浓缩液质量体积比为Ikg :250L，然后调节浓缩液pH值为5，得到转化液；将活化后的热带假丝酵母按占转化液体积5%的接种量接入转化液中，在35°C的条件下发酵培养60h，得到发酵液；
(7)纯化结晶将发酵液经板式膜过滤，然后经活性炭脱色、离子交换树脂脱盐，最后经过浓缩、结晶得到木糖醇晶体。
权利要求
1.一种用玉米秸杆生产木糖醇的方法，包括以下步骤(1)爆破秸杆的制备将玉米秸杆放入5m3爆破罐中，在温度为150°C，压力为1. 5Mpa 条件下维持5min后喷放，待温度降至室温后取出爆破秸杆；(2)酸水解称取爆破秸杆，然后加入质量分数为2.5%的稀硫酸，其中爆破秸杆与稀硫酸的质量体积比为Ikg: (10 12)L，110°C条件下水解3 4小时，水解结束后进行过滤， 即得玉米杆水解液；(3)氢氧化钙脱毒将步骤(2)所得的玉米杆水解液，加入氢氧化钙调节pH值为10，再用硫酸调节PH值为5. 5，得一级水解液；(4)活性炭脱毒向一级水解液中加入活性炭，活性炭与一级水解液质量体积比为 Ikg :100L，于60 90°C搅拌50 70min，转速为lOOrpm，得二级水解液；(5)浓缩将步骤(4)所得二级水解液在70°C条件下真空浓缩，使其含木糖浓度为 30-50g/L，得到浓缩液；(6)发酵转化向浓缩液中加入蛋白胨、葡萄糖，其中蛋白胨与浓缩液质量体积比为 Ikg : (50 60) L，葡萄糖与浓缩液质量体积比为Ikg : (200 250) L ;然后调节浓缩液pH 值为4 5，得到转化液；将活化后的热带假丝酵母按占转化液体积5%的接种量接入转化液中，在35°C的条件下发酵培养40 60h，得到发酵液；(7)纯化结晶将发酵液经板式膜过滤，然后经活性炭脱色、离子交换树脂脱盐，最后经过浓缩、结晶得到木糖醇晶体。
全文摘要
本发明涉及一种木糖醇的生产方法，具体涉及一种用玉米秸秆生产木糖醇的方法。一种用玉米秸秆生产木糖醇的方法，包括以下步骤(1)爆破秸秆的制备；(2)酸水解；(3)氢氧化钙脱毒；(4)活性炭脱毒；(5)浓缩；(6)发酵转化；(7)纯化结晶。该方法工艺简单，成本低，安全环保。
文档编号C12P7/18GK102994574SQ20121052590
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者张成如 申请人:山东大学