[发明专利]一种高浓度木糖水解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能糖生产技术领域，具体涉及一种利用玉米芯、蔗渣、竹屑等富含多缩戊糖的农、林业废弃物为原料制备高浓度木糖水解液的方法。 

背景技术

木糖是一种五碳糖，分子式C₅H₁₀O₅，以多缩戊糖的形式存在于玉米芯、蔗渣、竹屑等农、林业废弃物中。木糖是生产木糖醇的主要原料，因木糖醇具有低热量、摄入不提高血糖值、能改善肝功能、预防龋齿和减肥等功能性作用而广泛应用于糖尿病人的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂和无糖或低糖食品中。 

目前，从玉米芯、蔗渣、竹屑等农、林业废弃物中提取木糖的制备方法主要是硫酸水解法，硫酸为催化剂。 

硫酸水解法的主要工艺方法为：玉米芯等原料经过预处理后，按固液比1:8加入1.2%的硫酸在120℃条件下保温水解150分钟，然后利用水解罐内的过滤装置分离水解液和水解渣。为了能完全提取玉米芯中的木糖，需要在水解排液后再次向水解罐内加入玉米芯质量4倍体积的去离子水，100℃保温30分钟，排液得到二次水解液，和第一次的水解液混合后得到混合水解液，水解液浓度一般在6-8%；然后再分两次各加入4倍体积的去离子水进行洗涤，洗涤水用于调配硫酸溶液。整个水解工艺不仅操作繁琐，生产周期也很长，完成整个流程需要12-15小时。 

这样做虽然可以从玉米芯中将木糖完全提取出来，但由于要经过两次水解，两次洗涤，从而造成水解工序存在操作复杂、生产周期长、设备利用率低、水消耗量大、水解液浓度低以及由水消耗量大导致的水解升温过程蒸汽消耗量大和水解液浓缩蒸汽消耗量大等问题。 

水解工序是木糖生产的第一道工序，是关系到成品木糖的质量和后序工序加工成本的关键。如何解决目前水解工艺中存在的问题直接影响到未来木糖行业的发展。 

发明内容

本发明的目的是提供一种高浓度木糖水解液的制备方法，以解决现有技术水解工艺操作复杂，生产周期长，设备利用率低，水消耗量大，水解液浓度偏低，蒸汽消耗量大等问题。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案采用玉米芯在水解前用硫酸溶液预先浸泡的工艺和利用逆流提取工艺提取水解后玉米芯中的木糖，让水解后玉米芯与提取剂在提取容器中沿相反方向运动，连续而充分地进行接触提取；采用正向进料、反向进水，物料与水的流动为逆向连续动态流动，使物料和水能保持相对运动，并且物料中有效成分和提取剂始终存在一个较大的浓度差，使料液浓度扩散更新持续作用，进而保证了有效成分提取速度快和提取液浓度高。其制备方法工艺步骤如下： 

1、预处理

利用清筛机去尘土、细碎杂物，采用滚筒式清洗机水机，使原料玉米芯上的灰尘、杂物、色素清洗掉，食指见本色、无杂物。

2、浸泡 

将预处理过的玉米芯用浓度0.5-2.0%硫酸溶液完全浸没。浸泡时间2-8小时。浸泡温度20℃-100℃。硫酸溶液吸入量是玉米芯重量的1.5-3倍。

3、水解 

将用硫酸溶液浸泡过的玉米芯沥去表面溶液，在105-130℃温度下水解90-180分钟。利用玉米芯在浸泡过程中吸入的硫酸做催化剂对多缩戊糖进行水解得到单分子的木糖。

4、逆流提取 

水解后的玉米芯利用连续逆流提取装置提取其中的木糖，得到水解液。水解液浓度12-18%。具体操作方式为：将水解后的玉米芯通过进料口送入连续逆流提取装置，玉米芯在螺旋推进器的推动下与从进液口通入的温度为20-80℃的去离子水形成逆向运动，处理过的玉米芯在出料口排出而废酸液从排液口排出。玉米芯的推进速度和水的推进速度之比为0.3-0.8（m³/m³）。

采用本发明的积极效果是利用硫酸溶液浸泡处理玉米芯能够降低水消耗和催化剂硫酸的消耗，而利用连续逆流提取工艺提取玉米芯中的木糖也可以降低水消耗和提高水解液浓度。总体可以实现提高水解液浓度1-2倍，减少硫酸消耗50%，减少水消耗约60%，蒸汽消耗约60%，缩短水解时间6小时以上，提高了设备的利用率，可大幅度降低木糖的生产成本，预计每吨降低成本3000元。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。 

实施例1 

1、预处理

利用清筛机去尘土、细碎杂物，采用滚筒式清洗机水机，使原料玉米芯上的灰尘、杂物、色素清洗掉，食指见本色、无杂物。

2、浸泡