[发明专利]一种从玉米芯中提取高纯度半纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质炼制工程技术领域，具体涉及一种从玉米芯中制备高纯度半纤维素的方法。

背景技术

随着人们对石油、煤炭等不可再生资源日益紧缺状况认识的加深，可再生资源的开发与利用已是人们共同关注的问题，由农林废弃物转化为新能源、新材料、药物以及化工原料已成为一种十分重要的研究新方向。农林生物质资源主要包括纤维素(cellulose)、半纤维素(hemicellulose)和木质素(lignin)，其中半纤维素是植物纤维细胞壁的主要成分之一，大量的存在于植物原料中，其含量仅次于纤维素，是一种可再生的资源，具有良好的生物相容性和可生物降解性，在医药、化工、材料等多个领域都具有十分重要的用途。

中国是农业生产大国，玉米是一种非常常见的农作物，其种植面积大、生长周期短、产量高，在加工过程中产生的大量的玉米芯废弃物是一种取之不尽、用之不竭的可再生生物质资源，是制备半纤维素的重要原料，良好的经济利用价值。据相关资料报道每年玉米芯产量都高达0.4亿吨，但是目前利用率仅为10％～15％，绝大部分被就地燃烧，带来了巨大的资源浪费和环境污染等问题，成为全世界所关注的问题。其中，玉米芯中半纤维素的含量高达30％，因此选用玉米芯作为制备半纤维素的原料，不仅原材料廉价易得，而且半纤维素的产率也高，具有十分重要的应用前景。

发明内容

解决的技术问题：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种从玉米芯中提取高纯度半纤维素的方法，该法打破了木质素对半纤维素的结构束缚，有效地缩短了提取时间、节约了成本，提高了半纤维素的提取分离效率，从而得到了大量高纯度的半纤维素产品。

技术方案：一种从玉米芯中提取高纯度半纤维素的方法，用混合溶剂法来提取玉米芯中的半纤维素，具体方法为：向脱脂后的玉米芯粉末中加入混合溶剂，恒温加热搅拌反应，反应结束后，冷却至室温，过滤，得到半纤维素提取液，调节pH值弱酸性，醇沉，冻干，最终得到半纤维素；

其中，所述混合溶剂是指氢氧化钠溶液与乙醇或丁醇混合而成，恒温槽温度为50-90℃，处理时间2-6h，料液比1:10-30g/mL。

所述的玉米芯粉末为新鲜、无虫蛀、无霉变的玉米芯烘干粉碎后得到，粒径≤60目。

所述的脱脂主要采用甲苯和乙醇混合液对玉米芯进行抽提，以除去脂溶性的物质，得到脱脂的玉米芯。

所述pH值为5.5-6。

所述混合溶剂中氢氧化钠溶液与乙醇或丁醇的体积比为2-0.5:1。

反应温度为50-90℃。

反应时间为2-6h。

所述氢氧化钠溶液的质量分数为3％-8％。

所述脱脂后的玉米芯粉末与混合溶剂的料液比为1:10-30g/mL。

所述醇沉过程是指向滤液中加入乙醇溶液，在室温下静置过夜，离心，得到沉淀。

有益效果：

(1)采用玉米芯为原料，充分合理地利用了我国丰富的玉米资源优势，既为半纤维素的提取提供了廉价且来源丰富的原料，同时还为玉米芯废弃物资源的再利用提供了可行的方案，提高了生物质资源利用效率，具有极其深远的社会意义和经济价值。

(2)本发明直接采用混合溶剂法提取半纤维素，在所设定浓度范围内，混合溶剂可以最大限度的溶解半纤维素，可有效地防止半纤维素产品的损失。提取后调节pH值即可得到高纯度的半纤维素(半纤维素≥95％)，具有广阔的应用前景。混合溶剂法提取半纤维素是在较温和的条件下进行，该过程聚木糖主链末端的剥皮反应速度较慢，因此可以得到聚合度高、纯度高的聚木糖，有利于后续端基改性。

(3)本发明所以设备简单、工艺简便、条件温和、实用性强，且不会造成附加的环境危害，实现了玉米芯的高效利用，提高了生物质资源利用效率，减少了资源浪费，经济效益和社会效益显著。

附图说明

图1为制取高纯度玉米芯半纤维素工艺流程图。

图2为制取高纯度玉米芯半纤维素FT-IR光谱图。

具体实施方式

为了更好的验证本发明实际应用效果，下面结合具体实例来进一步说明。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

本发明实施例中所用到的原料、试剂均为常规的化学产品，均能通过商业渠道购买得到。

下面结合附图对本发明进一步说明：

一种从玉米芯中提取高纯度半纤维素的方法，步骤如下：