专利名称：一种从植物纤维中提取半纤维素的方法
技术领域：
本发明涉及一种半纤维素的提取方法，尤其涉及一种在低水分含量下从植物纤维特别是玉米纤维中提取半纤维素的方法，属于玉米深加工领域。
背景技术：
玉米深加工是以玉米为原料，采用物理、化学方法和发酵工程等工艺技术对玉米进行深度的加工。在玉米深加工过程中，会有大量的副产品产生，如玉米纤维就是玉米淀粉加工的副产品，又称玉米皮，是玉米粒的外皮，约占玉米总重量的10％左右。目前我国玉米淀粉行业年加工玉米1000万吨，玉米皮估计就有近100多万吨。据测定，玉米皮中含淀粉、半纤维素、纤维素、蛋白质、脂肪、灰分等物质，其中半纤维素约占20～40％，另外还含有少许的微量元素。
半纤维素在食品和工业上有着广泛的应用，如作为胶粘剂的成分等，因此，半纤维素的提取，尤其是从植物纤维特别是在玉米深加工过程中产生的副产品——玉米纤维中提取半纤维素，对玉米深加工领域有着积极的意义，将有助于提升产品的附加值和企业的经济效益。
目前半纤维素的提取主要为水提取法，此方法要求反应物浓度稀释度高，典型的为固体含量10％左右、液体90％左右，因此在工业生产中造成水的大量消耗，增大了提取成本；同时，由于半纤维素在水溶液中有很大的溶解度且其水溶液的黏度相当大，也给从其水溶液中提取半纤维素造成很大的困难。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种碱性提取半纤维素的方法，即在低水分含量下从植物纤维特别是玉米纤维中提取半纤维素的方法，该方法反应物的浓度比水提取法要求的反应物浓度高，提取中不要求使用大量的水，明显降低了提取成本。
本发明的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其步骤如下1)将植物纤维、碱、水混合后放入带有搅拌装置和加热系统的反应釜中，其中碱的加入量以重量百分比计，为植物纤维干重的10％～40％，水的量以重量百分比计，为植物纤维干重的10％～60％，pH值11～12；2)加热，将反应釜温度升至35℃～85℃，同时开启搅拌装置，使步骤1)所述混合物在300rpm～2000rpm的转速条件下，搅拌10s～10min；3)将步骤2)所述混合物以常规方法过滤或离心，得到的滤液或上清液即为半纤维素的提取液；4)向半纤维素的提取液中加入其2～3倍体积量的80％～95％的乙醇，使可溶性半纤维素沉淀，常规过滤，收集产物并干燥，得半纤维素。
上述的从植物纤维中提取半纤维素的方法中步骤1)所述植物纤维是玉米、小麦、荞麦、大豆、米类、燕麦的纤维之一或其混合物。
其中步骤1)所述植物纤维优选是玉米纤维。
上述的从植物纤维中提取半纤维素的方法中步骤1)所述碱优选是碱金属的氢氧化物，其加入量以重量百分比计，优选为植物纤维干重的10％～30％。
其中所述碱金属的氢氧化物优选是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙之一，其加入量以重量百分比计，最适为植物纤维干重的10％～25％。
上述的从植物纤维中提取半纤维素的方法中步骤1)所述水的量以重量百分比计，优选为植物纤维干重的15％～50％。
其中步骤1)所述水的量以重量百分比计，最优选为植物纤维干重的20％～40％。
上述的从植物纤维中提取半纤维素的方法中步骤2)所述反应釜温度优选为45℃～70℃。
上述的从植物纤维中提取半纤维素的方法中步骤2)所述搅拌转速优选为800rpm～1500rpm，搅拌时间优选为2min～8min。
另外，步骤2)所述搅拌过程中，为能够更有效地控制搅拌和半纤维素的提取，利用加入常规的酶、酸或氧化剂可以降低混合物的黏度、颜色和pH。
利用本发明的方法有益之处在于①本发明的碱性提取大大减少了水的使用，降低了水的投资成本，同时减少了水资源的消耗和浪费。
②本发明的方法碱性提取后得到提取液黏度较低，利于半纤维素的进一步提取。
③以植物纤维特别是玉米纤维为原料提取半纤维素，克服了以玉米纤维为原料生产动物饲料造成的产品附加值低等问题。
具体实施例方式
实施例11)将玉米纤维、18％氢氧化钠、水混合后放入带有搅拌装置和加热系统的反应釜中，其中18％氢氧化钠的加入量以重量百分比计，为玉米纤维干重的20％，水的量以重量百分比计，为玉米纤维干重的30％，pH值11.5；2)加热，将反应釜温度升至70℃±2℃，同时开启搅拌装置，使步骤1)所述混合物在1000rpm的转速条件下，搅拌5min；3)将步骤2)所述混合物以常规方法过滤或离心，得到的滤液或上清液即为半纤维素的提取液；4)向半纤维素的提取液中加入其2.5倍体积量的90％的乙醇，使可溶性半纤维素沉淀，常规过滤，收集产物并干燥，得半纤维素。
实施例21)将大豆纤维、20％氢氧化钾、水混合后放入带有搅拌装置和加热系统的反应釜中，其中20％氢氧化钾的加入量以重量百分比计，为大豆纤维干重的40％，水的量以重量百分比计，为大豆纤维干重的60％，pH值12；2)加热，将反应釜温度升至80℃±2℃，同时开启搅拌装置，使步骤1)所述混合物在2000rpm的转速条件下，搅拌10min；3)将步骤2)所述混合物以常规方法过滤或离心，得到的滤液或上清液即为半纤维素的提取液；4)向半纤维素的提取液中加入其2倍体积量的95％的乙醇，使可溶性半纤维素沉淀，常规过滤，收集产物并干燥，得半纤维素。
实施例31)将小麦纤维(麸皮)、20％氢氧化钙、水混合后放入带有搅拌装置和加热系统的反应釜中，其中20％氢氧化钙的加入量以重量百分比计，为小麦纤维干重的10％，水的量以重量百分比计，为小麦纤维干重的15％，pH值11；2)加热，将反应釜温度升至35℃～45℃，同时开启搅拌装置，使步骤1)所述混合物在300rpm的转速条件下，搅拌20s；3)将步骤2)所述混合物以常规方法过滤或离心，得到的滤液或上清液即为半纤维素的提取液；4)向半纤维素的提取液中加入其3倍体积量的80％的乙醇，使可溶性半纤维素沉淀，常规过滤，收集产物并干燥，得半纤维素。
权利要求
1.一种从植物纤维中提取半纤维素的方法，其步骤是1)将植物纤维、碱、水混合后放入带有搅拌装置和加热系统的反应釜中，其中碱的加入量以重量百分比计，为植物纤维干重的10％～40％，水的量以重量百分比计，为植物纤维干重的10％～60％，pH值11～12；2)加热，将反应釜温度升至35℃～85℃，同时开启搅拌装置，使步骤1)所述混合物在300rpm～2000rpm的转速条件下，搅拌10s～10min；3)将步骤2)所述混合物以常规方法过滤或离心，得到的滤液或上清液即为半纤维素的提取液；4)向半纤维素的提取液中加入其2～3倍体积量的80％～95％的乙醇，使可溶性半纤维素沉淀，常规过滤，收集产物并干燥，得半纤维素。
2.如权利要求1所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是步骤1)所述植物纤维是玉米、小麦、荞麦、大豆、米类、燕麦的纤维之一或其混合物。
3.如权利要求2所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是步骤1)所述植物纤维是玉米纤维。
4.如权利要求1所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是步骤1)所述碱是指碱金属的氢氧化物，其加入量以重量百分比计，为植物纤维干重的10％～30％。
5.如权利要求4所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是所述碱金属的氢氧化物是指氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙之一，其加入量以重量百分比计，为植物纤维干重的10％～25％。
6.如权利要求1所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是步骤1)所述水的量以重量百分比计，为植物纤维干重的15％～50％。
7.如权利要求6所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是步骤1)所述水的量以重量百分比计，为植物纤维干重的20％～40％。
8.如权利要求1所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是步骤2)所述反应釜温度为45℃～70℃。
9.如权利要求1所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是步骤2)所述搅拌转速为800rpm～1500rpm，搅拌时间为2min～8min。
10.如权利要求1所述的从植物纤维中提取半纤维素的方法，其特征是步骤2)所述搅拌过程中，用常规的酶、酸或氧化剂可以降低混合物的黏度、颜色和pH。
全文摘要
本发明公开了一种从植物纤维中提取半纤维素的方法，其步骤是将植物纤维、碱、水混合后放入带有搅拌装置和加热系统的反应釜中，将反应釜温度升至35℃～85℃，同时在300rpm～2000rpm的转速条件下，搅拌10s～10min，以常规方法过滤或离心，得到的滤液或上清液即为半纤维素的提取液；向半纤维素的提取液中加入其2～3倍体积量的80％～95％的乙醇，使可溶性半纤维素沉淀，常规过滤，收集产物并干燥，得半纤维素。本发明的方法反应物的浓度比水提取法要求的反应物浓度高，提取中不要求使用大量的水，明显降低了提取成本。
文档编号C08B37/00GK1923855SQ20061006900
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月20日 优先权日2006年9月20日
发明者王勇, 李伟, 阿纳斯, 孙宗宝, 崔立平, 许萍, 杨会敏, 滕俊强 申请人:山东西王糖业有限公司