专利名称:使用电渗析和直接回收法从水解产物中经济地制备木糖的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备木糖的经济的方法，通过去除产生大量废水的过程，例如中和过程与离子净化过程，该方法不仅是环境友好型的，而且通过简化过程而节约了成本。
背景技术：
为了从硫酸水解产物中纯化含有木糖的有用的糖组分，最常用的是沉淀和离子交换过程。其中，在商业应用中，频繁且常规地使用的是离子交换法，因为该方法所需的设备成本低。然而，离子交换树脂的再生过程产生了大量含有高浓度盐的废水，因此增加了废水处理的成本。为此，需要能够减少使用化学物质并且减少废水的量的可替代的技术。
最近，已经报道了有效利用资源的新型分离技术，例如电渗析，作为糖蜜和发酵液脱盐方法。韩国专利提前公开号2008-0074687公开了一种通过水解、中和、沉淀、过滤、电渗析和离子交换步骤，从热带水果生物质制备木糖的方法。电渗析过程的瓶颈在于离子交换膜容易被有机化合物污染。众所周知，该污染降低了装置的效率，并缩短了膜的生命周期。
为了解决上述问题，研究人员尝试了用水软化剂或阴离子交换树脂进行预处理 (日本专利提前公开号Sio 54-67093) 0然而，该方法的工业应用具有局限性，因为该方法需要多个预处理步骤和辅材料，所以成本增加。韩国专利提前公开号2001-0107331是关于通过电渗析回收乳酸的方法，其公开了一种回收硫酸铵的方法，其优势在于，例如效率优势和环境优势。然而，在工业中应用时，电渗析仍具有与膜的成本、膜的污染以及长期操作的稳定性相关的问题。
发明内容
本发明的发明人进行了大量研究以解决现有技术中存在的上述问题。结果，他们发现能够通过提供可以阻止结垢的PH范围来防止由离子交换膜被污染而出现的产量降低，结垢导致了离子交换膜的污染，由此通过消除例如巨大的初始投资和操作成本而克服电渗析工业应用的限制。此外，本发明的发明人已经发现通过直接回收法能够去除离子交换过程，该直接回收法最大化的纯化提取物。因此，能够消除对含有高浓度盐的废水处理的负担，由此完成简单的制备木糖的方法。
因此，本发明的主要目的在于提供一种方法，其中通过逆流提取尽可能多的从热带水果生物质中提取木糖，同时选择性地分离、回收和再循环硫酸离子至产生目的有机物的提取过程中，该目的有机物能够被作为结晶直接回收。
而且，通过防止离子交换膜污染，电渗析装置可长时间操作，而不需要进行化学清洁。
为了实现上述目的，本发明提供了一种制备木糖的方法，该方法包括以下步骤a) 通过用硫酸水解逆流提取热带水果生物质以获得高浓度的木糖提取物；b)调节提取物的PH值至1. 5-2. 5，脱色并过滤调节了 pH值的提取物；c)在电渗析装置中使滤液脱盐；以及 d)再循环从步骤c)中回收的废弃的硫酸溶液，返回到步骤a)，然后，浓缩脱盐的滤液，并直接回收有机物以获得木糖结晶。
当使用电渗析装置和本发明的直接回收法制备木糖时，能够降低废水处理的负担并且通过工艺简化能够降低生产成本。因此，本发明能够提供一种低污染的木糖制备方法， 其能够降低原料成本，并有助于防止环境污染。
图1示出了使用根据现有技术的中和、离子交换和电渗析制备木糖的方法的流程图，与使用电渗析和根据本发明的直接回收法制备木糖的简化的方法的流程图之间的比较；
图2示出了通过电渗析过程分离有机物和硫酸并再循环回收的硫酸，同时直接结晶有机物而制备木糖的发明过程的细节图；
图3示出了用于本发明的多级逆流提取的详细的流程图；
图4示出了用于本发明的电渗析装置随着时间推移的电导率的变化。
具体实施方式
本发明提供了一种制备木糖的方法，该方法包括以下步骤a)通过用硫酸水解逆流提取热带水果生物量以获得高浓度的木糖提取物；b)调节提取物的pH值至1. 5-2. 5，脱色并过滤调节了 PH值的提取物；c)在电渗析装置中使滤液脱盐；以及d)再循环从步骤c) 中回收的废弃的硫酸溶液，返回到步骤a)，浓缩脱盐的滤液，并直接回收有机物以获得木糖结晶，而不进行额外的离子纯化和脱色。
在图2中示出了本发明的制备木糖的方法，以下将参照附图详细说明。
参照图2，热带水果生物质(9)可以是干椰子壳、棕榈壳或油棕榈空果串(OPEFB)。
本发明的方法中的水解可以通过以下过程进行向热带水果生物质(9)添加 2，000-50, OOOppm的硫酸溶液(10)，并使混合物在100-200°C的温度下、O-lOkgf/cm2的反应压力下反应0. 5-10小时。
在上述水解条件下进行热带水果生物质的提取，可以使用如图2所示的提取器进行逆流提取。
通过逆流提取获得的提取物(11)的糖含量的比率为为分离的混合水解产物的重量的 60-90 %，优选 80-90 %。
使用活性炭使提取物(11)脱色，并通过压力过滤器或超滤装置( 过滤，以去除悬浮物。在本发明的一个实施方式中，压力过滤器或超滤装置( 包括具有0.5μπι孔径的滤布。
调节去除悬浮物的滤液(12)的pH值至1.5-2. 5。进行pH值调节的目的是为了防止在水解产物中形成水垢，该水解产物含有蛋白质、色素和腐殖质，它们会污染电渗析膜。
从步骤c)中回收的废弃硫酸溶液(1 再循环进入提取步骤a)，这样其可以在再接下来的提取过程中连续地再利用。添加硫酸至浓度为2，000-4, OOOppm时，可以再次使用回收的硫酸溶液，优选地，硫酸的最终浓度为25，OOOppm。[0023]在步骤b)中，调节了 pH值并脱色的滤液(12)被引入到电渗析装置(3)的稀释容器中，然后脱盐，直到有机物(14)的传导率达到l，500uS/cm或更低，优选l，000uS/cm或更低。
将脱盐的有机物(14)输送到浓缩器中，将其浓缩至50-70BX的糖浓度。然后，通过直接回收法真空结晶或冷结晶获得的浓缩物(15)，由此制备木糖，直接回收过程可以通过三个阶段(5、6和7)进行。
以下，将参照实施例进一步详细描述本发明，但本发明的范围不限于这些实施例。
实施例1 硫酸水解产物的制备
椰子壳、棕榈壳或油棕榈空果串(OPEFB)被研磨为0. 5_5. Ocm2的平均面积或 0. 1-5. Ocm的平均长度，然后在40-80°C的温度下干燥12- 小时。
将2，000-50，OOOppm的硫酸加入到IOOg的干的椰子壳、棕榈壳或油棕榈空果串 (OPEFB)中，在100-200°C的反应温度、0-10kgf/cm2的反应压力下进行酸水解0. 5-10小时， 其中酸水解溶剂和生物质的混合比率为1:1-1: 20。
[表 1]
水解产物中木糖的糖浓度和电导率的测量结果
权利要求
1.一种通过使用硫酸水解热带水果生物质制备木糖的方法，其包括以下步骤a)通过用硫酸水解逆流提取热带水果生物质以获得提取物；b)调节提取物的pH至1.5-2. 5，脱色并过滤调节了 pH值的提取物以获得滤液；c)在电渗析装置中使滤液脱盐；以及d)回再循环从步骤c)中回收的废弃的硫酸溶液，返回到步骤a)，浓缩并直接回收脱盐的有机物以获得木糖结晶。
2.根据权利要求
1所述的方法，其中将废弃的硫酸溶液再循环到步骤a)之前，向从步骤c)中回收的废弃硫酸溶液中加入2，000-4, OOOppm的硫酸。
3.根据权利要求
1所述的方法，其中步骤b)中滤液的木糖浓度是80%或更高。
4.根据权利要求
1所述的方法，其中使步骤c)中滤液脱盐，直到滤液的电导率达到 1, 000uS/cm 或更低。
专利摘要
本发明涉及环境友好、简单且经济的制备木糖的方法。该方法包括以下步骤a)通过用硫酸水解逆流提取热带水果生物质以获得高浓度的木糖提取物；b)调节提取物的pH至1.5-2.5，脱色并过滤调节了pH的提取物；c)在电渗析装置中使滤液脱盐；以及d)再循环从步骤c)中回收的废弃的硫酸溶液，返回到步骤a)，然后，浓缩并直接回收脱盐的滤液以获得木糖结晶。
文档编号C12P7/18GKCN102597253SQ200980162211
公开日2012年7月18日 申请日期2009年10月30日
发明者孙大镐, 安准甲, 朴承源, 李东训, 李康杓, 李柱恒, 李韵和, 池氶培, 金成俌, 金泽范 申请人:Cj第一制糖株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan