[发明专利]一种由生物质原料生产木糖的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种由生物质原料生产木糖的方法，具体地说是一种综合利用生物质原料生产木糖的方法。

背景技术

木糖是木聚糖的一个组分，木聚糖广泛存在于植物中。木糖也存在于动物肝素、软骨素和糖蛋白中，它是某些糖蛋白中糖链与丝氨酸（或苏氨酸）的连接单位。在自然界迄今还未发现游离状态的木糖。木糖因其对胰岛无负担而适于糖尿病人服用而受到广泛关注。

木糖在我国已有四十多年的生产经验，生产技术已达到世界水平。目前，我国已经是世界木糖生产和出口大国，并且随着经济的发展和生活水平的提高，国内市场不断扩大，为进一步发展木糖产业，提供了十分优越的条件。目前，生产木糖普遍采用较为传统的生产工艺，主要是将含有多聚戊糖的植物原料，进行水解后分离提取木糖。富含多聚戊糖的植物原料有玉米芯、秸秆、甘蔗渣等农产品废料中，我国是农业大国，年产玉米1.2亿吨，其中玉米芯产量占四分之一，约为3000万吨；年产玉米秸秆1.2亿吨；年产蔗糖约800万吨，糖渣约900万吨。另外，竹子中含有质量百分数为20-25%的多聚戊糖，因此可以将竹材造纸和综合利用木糖相结合，使其成为一种潜在的木糖资源。

木糖以大分子的木聚糖的形式广泛存在于植物半纤维素中，用酸或酶使木聚糖降解获得。目前，木糖的生产工艺主要包括原料的洗涤、水解、脱色、中和、离子交换、浓缩、再次离子交换和浓缩、结晶等步骤。但是，整个生产过程中酸碱消耗量大，存在较为严重的“三废”排放污染环境等问题，无法适应目前国家提倡的建立节能减排和环境友好型社会的目标。

中国专利CN101805378A公开了一种从多聚戊糖蒸煮液中提取木糖的方法。该方法首先将多聚戊糖蒸煮液用碳酸钙中和，然后经预脱色后用活性炭脱色，并依次通过强酸型阳离子树脂、弱碱型阴离子树脂进行离子交换，之后用反渗透膜浓缩；并将浓缩液再次脱色、依次通过强碱型阴离子树脂和强酸型阳离子树脂，最后经热效浓缩后结晶即得。该方法中虽然酸碱的使用量有所减少，但整个工艺所述的多聚戊糖蒸煮液是以含有多聚戊糖的原料经稀硫酸蒸煮得到的，溶液中含有大量的硫酸根离子，制备木糖时需要用碳酸钙中和后，滤出硫酸钙沉淀以去除部分硫酸根，而为了脱除其中的全部硫酸根还需要进行两次离子交换，不仅使得工艺步骤较多同时也会由于操作步骤较多造成目标产物的损失，而且硫酸钙过滤较困难。虽然可以采用加入助滤剂的办法缓解硫酸钙过滤的困难，但随溶液进入离子交换系统的助滤剂也会对离子交换系统产生较大的负担。

中国专利文献CN102559944A公开了一种木糖生产方法，其步骤包括，对玉米秸杆原料进行预处理，进行水解反应，中和水解液中的酸，脱色、压滤，进行离子交换再生树脂，其中一次离子交换采用双极膜电渗析方法，然后中和、脱色、压滤、一次蒸发、二次离子交换、三次离子交换、二道蒸发、三道蒸发、结晶、烘干，得到木糖。该文献记载的木糖生产工艺使用同样使用硫酸溶液水解玉米秸杆，并采用双极膜电渗析法，对水解液中的硫酸低浓度回收。但双极膜电渗析法对硫酸的回收率只有90%，为了脱除全部硫酸根还需要进行两次离子交换，不仅使得工艺步骤较多同时也会由于操作步骤较多造成目标产物的损失。