专利名称：玉米秸秆为原料生产木糖和阿拉伯糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种玉米秸杆为原料生产木糖和阿拉伯糖的方法。
背景技术：
玉米秸杆生产木糖结晶糖膏中，木糖含量占659^75%，阿拉伯糖占15 20%，在提取木糖的过程中，阿拉伯糖严重的影响木糖的纯度和结晶收率。只有降低阿拉伯糖的含量，才能降低玉米秸杆生产木糖的成本，才能实现玉米秸杆生物质代替玉米芯生产木糖，可以大幅度降低木糖的生产成本，可以使木糖醇进入千家万户，提高普通老百姓的生活质量，目前在玉米芯生产木糖生产中，对木糖和阿拉伯糖的分离，只是对木糖母液，小试和中试分离纯度偏低，所以没有应用大生产中。色谱作为一种快速方便的混合物分析法，由于它的精确、快速、方便，可用于石油和化学工业生产中的质量控制，已获得广泛应用，但是作为混合物的工业分离方法目前应用得还不多。其实色谱最初就是作为一种分离手段出现的，稍后才用于分析。但是以前制备规模的色谱，一般也只有几克，真正大规模工业应用也只是近一二十年的事。原因之一是一般技术填充的色谱柱分离效果随柱直径的增加而急剧下降；其次是在有限浓度下，没有有效的色谱理论可指导过程的放大设计。此外，色谱操作为间歇式，是一间断稳态过程，而不像可与其竞争的化工单元操作如精馏、吸收、萃取等是连续稳态过程。大规模的色谱过程， 操作和设备都比较复杂，在色谱放大上也存在一定的困难。这些原因妨碍了色谱技术在工业规模分离中应用的发展速度，在过去很长的一段时间，用于工业化生产的大型色谱发展缓慢。近十年来由于化学工程师和色谱专家的共同努力(前者解决放大效应，后者研究色谱理论)，使色谱作为一种工业分离提纯过程进入较成熟的应用研究阶段。随着放大技术的发展，使大型色谱也能做到像小型色谱一样有效。工业制备色谱尽管有极大的分离能力，但是它也不是万能的。对于目标产物浓度很低、干涉物很多的、特别复杂的体系，如生物技术产品的分离与纯化，通常仍需与其他常规分离技术配合进行原料的前期处理或初步分离，而把工业制备色谱技术用作成品的最终纯化步骤。此外，工业制备色谱还是一种高投入的分离技术，至今为止，主要使用在分离与纯化高附加值且纯度要求高的产品，因而在生物技术和制药业中发展尤为迅速。遗憾的是， 大规模工业制备色谱在我国的使用至今尚未真正开始，仍有侍于进一步开发和研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种玉米秸杆为原料生产木糖和阿拉伯糖的方法，可以把玉米秸杆水解液中木糖的纯度由70%提高到85%，使木糖母液第二次结晶，使木糖的结晶收率由 50%上升到70%。同时阿拉伯糖的纯度由15%上升到75%，达到结晶分离的条件，阿拉伯糖的收率达到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高纯度阿拉伯糖。上述的目的通过以下的技术方案实现
玉米秸杆为原料生产木糖和阿拉伯糖的方法，该方法包括如下步骤
(I)锅内预处理将玉米秸杆剪切到3-4厘米的段，按每锅2吨玉米秸杆的加料量上料进行锅内预处理，每锅加0. 07-0. 08% (质量百分浓度)的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8吨，温度110-120°C，压力0. 05-0. IMPa，处理时间I小时，预处理后将液体排放；
(2)水解锅内预处理后的产物加水解液，水解液配置洗水6-6.5吨，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸浓度I. 6-1. 7% (质量百分浓度)，水解温度110-120°C，压力0. 15-0. 16MPa，升温 I小时水解时间2小时，水解后进行水洗渣水分离；
(3)中和将水解后分离出的液体加波美度14-16度的碳酸钙溶液，温度80°C，搅拌30 分钟，调节pH值2. 5-3.0 ；
(4)脱色，在中和后的产物中加入活性炭脱色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；
(5)—次交换用混合离子交换柱进行离子交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证交换液的透光彡70%、折光彡5. 0%、无机盐0. 05%以下、灰分0. 1%以下。(6) 一次蒸发温度为80°C —85 °C,蒸发浓缩至质量百分浓度为25%，透光 彡 20% ；
(7)进行第二、三、四次离子交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证交换液的透光彡96%，pH4. 3-5. 5 ;无机酸0. 01以下。(8) 二次蒸发蒸发浓缩至60%，控制温度70 — 80°C，透光> 60%，
(9)用色谱分离设备进行色谱分离，切换时间5760s，交换时间3360s，分离后木糖纯度大于85%，阿拉伯糖纯度大于65%，然后对阿拉伯糖进行二次
分离使其纯度大于80% ；
(10)终浓蒸发蒸发浓缩至85%——86%，透光>50%
(11)结晶糖膏折光8586%，降温速度1°C/h，结晶周期4555 h，搅拌转速1 转/分，分离温度35-45°C，最后进行离心烘干。有益效果
I.本发明可以把玉米秸杆生产木糖的木糖糖膏中木糖的纯度由70%提高到85%，使木糖母液第二次结晶，使木糖膏的结晶回收率由50%上升到70%。同时阿拉伯糖的纯度由15% 上升到75%，达到结晶分离的条件，阿拉伯糖的回收率达到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高纯度阿拉伯糖。本发明实现利用玉米秸杆生产木糖、阿拉伯糖，木糖渣联产造纸。传统木糖生产原料利用玉米芯。本发明利用玉米秸杆生产木糖，不仅拓宽木糖生产原料，而且实现联产造纸是玉米秸杆得到充分利用。本发明可以把玉米秸杆生产木糖的木糖糖膏中木糖的纯度由 70%提高到85%，使木糖母液第二次结晶，使木糖膏的结晶回收率由50%上升到70%。同时阿拉伯糖的纯度由15%上升到75%，达到结晶分离的条件，阿拉伯糖的回收率达到50%。既提高木糖的收率，又成功提取出高纯度阿拉伯糖。
图I为本发明的工艺流程具体实施例方式
实施例I:
玉米秸杆为原料生产木糖和阿拉伯糖的方法，其特征是该方法包括如下步骤
(I)锅内预处理将玉米秸杆剪切到3-4厘米的段，按每锅2吨玉米秸杆的加料量上料进行锅内预处理，每锅加0. 07-0. 08% (质量百分浓度)的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8吨，温度110-120°C，压力0. 05-0. IMPa，处理时间I小时，预处理后将液体排放；(2)水解锅内预处理后的产物加水解液，水解液配置洗水6-6.5吨，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸浓度I. 6-1. 7% (质量百分浓度)，水解温度110-120°C，压力0. 15-0. 16MPa，升温 I小时水解时间2小时，水解后进行水洗渣水分离；
(3)中和将水解后分离出的液体加波美度14-16度的碳酸钙溶液，温度80°C，搅拌30 分钟，调节pH值2. 5-3.0 ；
(4)脱色，在中和后的产物中加入活性炭脱色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；
(5)—次交换用混合离子交换柱进行离子交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证交换液的透光彡70%、折光彡5. 0%、无机盐0. 05%以下、灰分0. 1%以下；
(6)一次蒸发温度为80°C —85°C，蒸发浓缩至质量百分浓度为25%，透光20% ；
(7)进行第二、三、四次离子交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证交换液的透光彡96%，pH4. 3-5. 5 ;无机酸0. 01以下;
(8)二次蒸发蒸发浓缩至60%，控制温度70 — 80°C，透光> 60% ；
(9)用色谱分离设备进行色谱分离，切换时间5760s，交换时间3360s，分离后木糖纯度大于85%，阿拉伯糖纯度大于65%，然后对阿拉伯糖进行二次分离使其纯度大于80% ；
(10)终浓蒸发蒸发浓缩至85%——86%，透光>50%
(11)结晶糖膏折光8586%，降温速度1°C/h，结晶周期4555 h，搅拌转速1 转/分，分离温度35-45°C，最后进行离心烘干。
权利要求
1.一种玉米秸杆为原料生产木糖和阿拉伯糖的方法，其特征是该方法包括如下步骤(1)锅内预处理将玉米秸杆剪切到3-4厘米的段，按每锅2吨玉米秸杆的加料量上料进行锅内预处理，每锅按质量百分浓度加O. 07-0. 08%的硫酸17. 5千克，加水7. 8-8吨，温度110-120°C，压力O. 05-0. IMPa，处理时间I小时，预处理后将液体排放；(2)水解锅内预处理后的产物加水解液，水解液配置洗水6-6.5吨，硫酸110. 5千克， 水解液硫酸按质量百分浓度的I. 6-1. 7%，水解温度110-120°C，压力O. 15-0. 16MPa，升温I 小时水解时间2小时，水解后进行水洗渣水分离；(3)中和将水解后分离出的液体加波美度14-16度的碳酸钙溶液，温度80°C，搅拌30 分钟，调节pH值2. 5-3.0 ；(4)脱色，在中和后的产物中加入活性炭脱色至溶液透光率47-55%，折光率不小于6%；(5)一次交换用混合离子交换柱进行离子交换；加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证交换液的透光彡70%、折光彡5. 0%、无机盐O. 05%以下、灰分O. 1%以下；(6)一次蒸发温度为80°C —85°C，蒸发浓缩至质量百分浓度为25%，透光·》20% ；(7)进行第二、三、四次离子交换，加入盐酸、烧碱使树脂再生，在此过程中保证交换液的透光彡96%，ρΗ4· 3-5. 5 ;无机酸O. 01以下;(8)二次蒸发蒸发浓缩至60%，控制温度70 — 80°C，透光> 60%，(9)用色谱分离设备进行色谱分离，切换时间5760s，交换时间3360s，分离后木糖纯度大于85%，阿拉伯糖纯度大于65%，然后对阿拉伯糖进行二次分离使其纯度大于80% ；(10)终浓蒸发蒸发浓缩至85%——86%，透光>50%(11)结晶糖膏折光8586%，降温速度1°C/h，结晶周期4555 h，搅拌转速1 转/分，分离温度35-45°C，最后进行离心烘干。
全文摘要
本发明涉及一种玉米秸秆为原料生产木糖和阿拉伯糖的方法。玉米秸秆水解液中的还原糖中，木糖含量占65%~75%，阿拉伯糖占15~20%，在提取木糖的过程中，阿拉伯糖严重的影响木糖的纯度和结晶收率。本发明的方法包括如下步骤(1)锅内预处理；(2)水解；(3)中和；(4)脱色；(5)一次交换；(6)一次蒸发；(7)进行第二、三、四次离子交换；(8)二次蒸发；(9)用色谱分离设备进行色谱分离，切换时间5760s，交换时间3360s；(10)终浓蒸发，(11)结晶糖膏折光85-86%，降温速度1℃/h，结晶周期45-55h，搅拌转速1转/分，分离温度35-45℃，最后进行离心烘干。本发明的方法用于玉米秸秆为原料生产木糖和阿拉伯糖。
文档编号C07H1/00GK102584907SQ20121000613
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者冯金宝, 刘学增, 刘学录, 王术贵, 肖敬成, 邓淑琴 申请人:黑龙江浩源生物科技有限公司