[发明专利]一种木糖的制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于功能糖生产技术领域，具体涉及一种木糖的制备工艺。

背景技术

木糖产品生产是以玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳等农业废弃物为原料，经水解-中和-脱色-阳、阴、阳的一次净化提纯-一次蒸发浓缩-阴、阳、阴的二次净化提纯-二次蒸发浓缩-结晶-离心-烘干等工序制备的白色结晶体，按此工艺制备木糖产品，工艺流程长，消耗水、电、汽、酸、碱等辅料多，尤其是产生的污水量大，对环境造成一定的危害，其中的中和工序由于在添加轻质碳酸钙时，容易形成过碱区，导致木糖异构化和色素、杂质的产生，影响木糖液的产品质量。因此，积极开发一种节约水源、清洁、高效的木糖生产制备工艺，是广大科技工作者的共同目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种木糖的制备工艺，以解决现有技术中存在的污水排放量大、污染环境严重、中和工序影响木糖液产品质量等问题。

本发明所述木糖的制备工艺，包括以下工艺步骤：

（1）水解

取含半纤维素的农业纤维废弃物，经酸预处理、水预处理后，加入纤维废弃物干物质量5-15倍、质量浓度为0.8-1.5%的酸溶液，或加入浓酸或固体酸，使酸的质量浓度为0.8-1.5%，在80-140℃下水解1-8小时，得到木糖水解液；

（2）超滤除杂

木糖水解液经粗过滤除去可见悬浮物，然后进入超滤膜分离系统，进一步除去其中的胶体、蛋白和部分大分子色素，得木糖超滤液；

（3）一次脱色

在木糖超滤液中按糖液干物质量的0.5-5%加入脱色剂，或将木糖超滤液通入装有脱色剂的吸附柱中，进行一次脱色，使其透光率达到70%以上，得木糖一次脱色液；

（4）电渗析脱酸脱盐

将木糖一次脱色液通过电渗析装置脱酸脱盐，得木糖电渗析液，电导率要求控制在500μm/cm以下；

（5）膜浓缩

将木糖电渗析液通过高温特种分离浓缩膜浓缩，得到木糖膜浓缩液，其质量百分比浓度为10-13%；

（6）一次蒸发浓缩

利用蒸汽蒸发器将木糖膜浓缩液蒸发浓缩至质量浓度为20-30%，得木糖一次蒸发浓缩液；

（7）二次脱色

利用脱色剂将木糖一次蒸发浓缩液的色素脱除，使其透光率达到50%以上，得木糖二次脱色液；

（8）离子交换精制除盐

采用阴、阳、阴离子交换树脂的组合方式去除木糖二次脱色液中的杂质离子，使其电导率在5μs/cm以下，透光率在99%以上，得木糖离交精制液；

（9）二次蒸发浓缩

利用蒸汽蒸发器将木糖离交精制液蒸发浓缩至质量浓度为70-90%，得木糖二次蒸发浓缩液；

（10）结晶

采用阶梯式降温结晶的方式，对木糖二次蒸发浓缩液进行结晶，约10-30小时，结晶完成；

（11）离心

通过离心机设备，使木糖晶体与母液分离，得到木糖晶体，其水分含量为5-10%；

（12）烘干

利用蒸汽加热的方法去除木糖晶体中的水分，控制加热温度为50-70℃，木糖晶体的水分含量在0.5%以下，得到成品木糖晶体。

所述含半纤维素的农业纤维废弃物包括但不限于玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳、桦树、造纸废水中的一种。

所述步骤（1）中预处理与水解所用的酸或浓酸或固体酸选自硫酸、盐酸、草酸或者金属盐固体酸、氧化物固体酸或固体杂多酸中的一种或多种。

优选的，金属盐固体酸选自磷酸锡、磷酸钛、磷酸锆；氧化物固体酸选自磷酸盐化五氧化二铌；固体杂多酸选自磷钨酸/二氧化硅（PW/SiO₂）。

固体酸是指能够给出质子或能够接受电子对的固体，又指能够使碱性指示剂变色或能够化学吸附碱性物质的固体。

固体酸的用量根据固体酸的酸强度、酸度、孔径大小等因素确定，每100ml水中加入上述固体酸0.1-50g。

试验表明，上述固体酸的用量可以起到与草酸、硫酸或盐酸等普通液体酸相同的效果，而与普通液体酸相比，固体酸在使用后可以直接滤除，经过简单后处理之后可以再次使用，相比常规的液体酸，更加节能环保，同时也降低了生产成本。

本发明所述步骤（2）粗过滤为利用精密过滤器过滤或者加入废活性炭后再用板框压滤。

本发明所述步骤（2）超滤膜过滤分子量在2万-5万之间。

本发明所述脱色剂是粉末活性炭、颗粒活性炭、脱色树脂中的一种或几种组合。