[发明专利]一种对甲苯磺酸高效提取半纤维素固体的方法

说明书

本发明公开了一种对甲苯磺酸高效提取半纤维素固体的方法，包括以下步骤：取蔗渣充分粉碎，过筛得到蔗渣粉，装入密封袋平衡水分以备使用；配制一定质量分数的对甲苯磺酸溶液置于容器中并边搅拌边加热，升至一定温度后，加入对甲苯磺酸溶液中搅拌反应，反应完成后冷却，抽滤进行固液分离得到澄清的过滤液；将澄清滤液加入乙醇使半纤维素析出，静置将上清液虹吸回收，剩余浊液离心分离得到的固形物冷冻干燥，得到半纤维素粉末；蒸馏回收乙醇，剩下的混合液继续浓缩，浓缩液降温后，对甲苯磺酸结晶析出回收。本发明利用对甲苯磺酸的稀溶液在较低反应温度和常压下进行反应，最大化提取半纤维素固体，有利于原料各组分的分离及原料的高值化利用。

技术领域

本发明涉及微流控芯片的即时检测技术领域，特别涉及一种对甲苯磺酸高效提取半纤维素固体的方法。

背景技术

木质纤维生物质是地球上最丰富的有机资源，开发木质纤维生物质的化学能，对世界经济的可持续性发展至关重要。木质纤维生物质主要包含纤维素、木质素和半纤维素三大组分。纤维素和木质素的提取和应用相对成熟。今年来，由于具有良好的抑菌性和生物相溶性，使得半纤维素在生物、材料、医药等领域表现出巨大的应用潜力，正受到越来越多的关注。然而，由于半纤维素的结构不稳定，无论是在传统的酸法、碱法处理过程中，还是在离子液体法、生物法处理过程中半纤维素都会迅速降解成单糖，难以得到半纤维素固体；水热法可以得到半纤维素固体，但是其产率较低。这些方法均不利于木质生物质原料的高值化利用，通常还需要高温高压的反应条件，对设备的要求较高。高效提取半纤维素是实现木质生物质原料高值化利用急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种从蔗渣原料中高效提取半纤维素固体的方法，该方法利用对甲苯磺酸的稀溶液，在较低反应温度(80℃)和常压下进行反应，最大化提取半纤维素固体的同时，对纤维素和木质素损伤程度较小，有利于原料各组分的分离及原料的高值化利用。另外，乙醇和提取液中的对甲苯磺酸，也易于回收，提取过程绿色、高效。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种对甲苯磺酸高效提取半纤维素固体的方法，包括以下步骤：

(1)蔗渣预处理：取蔗渣进行真空冷冻干燥后，取出迅速置于破碎机中进行充分粉碎，粉碎完成后过筛得到蔗渣粉，装入密封袋平衡水分以备使用；

(2)溶解反应：配制一定质量分数的对甲苯磺酸溶液置于容器中并边搅拌边加热，当对甲苯磺酸溶液升至一定温度后，将步骤(1)中制备好的蔗渣粉加入对甲苯磺酸溶液中搅拌反应，反应完成后冷却，抽滤进行固液分离得到澄清的过滤液；

(3)半纤维素提取：将步骤(2)中得到的澄清滤液加入乙醇使半纤维素析出，静置将上清液虹吸回收，剩余浊液离心分离后，分离得到的固形物冷冻干燥，得到半纤维素粉末；

(4)溶剂回收：将步骤(3)中剩余的混合液置于平行蒸发仪中蒸馏回收乙醇，剩下的混合液继续浓缩，浓缩液降温后，对甲苯磺酸结晶析出回收。

进一步地，在步骤(1)中，所述真空冷冻干燥是将甘蔗渣置于密闭的真空容器中，从容器底部持续通入液氮，容器顶部设有出口，氮气从顶部逸出。

进一步地，所述真空冷冻干燥的时间为10-40min，所述过筛后的蔗渣粉目数为40-100目。

进一步地，在步骤(2)中，所述对甲苯磺酸溶液的质量分数为1.5％，所述加热是采用80℃的水浴加热，所述抽滤采用的滤膜孔径为0.22um。

进一步地，所述对甲苯磺酸溶液与甘蔗渣反应的时间为100-120min，反应温度为75-80℃，反应时的搅拌速度为200-400rpm。

进一步地，在步骤(3)中，所述乙醇与澄清滤液体积比为6:1，所述静置时间为20-30h，所述冷冻干燥采用液氮冷冻干燥。