一种木糖生产工艺制造技术

一种木糖生产工艺，利用玉米芯作为原料，依序经过包括蒸汽爆碎、盐酸水解、固液分离、脱色中和、超滤过滤、电渗析脱盐、低压反渗透膜浓缩、中压反渗透膜浓缩、MVR蒸发浓缩、色谱精制除盐提纯、离子交换树脂精制、浓缩、结晶、离心、烘干在内的步骤，最终得到木糖产品。本发明专利技术降低木糖生产中的能耗、减少了污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及木糖生产
，尤其涉及一种低耗能、低污染的木糖生产工艺。
技术介绍
木糖为白色结晶体甜味剂，甜度相当于蔗糖的70％，不能为人体提供热量，但对人体肠道内的双歧杆菌具有较高的增值作用。能改善人体的微生态环境，提高机体免疫力。在食品加工、饮料添加、宠物食品制备等方面有广泛的应用，还可作为肉食品、粮食制品的风味改良剂和制备肉类香精、高档酱油色的原料。对改善和提高人们的生活质量有重要功能和作用。传统工艺制备木糖产品是以玉米芯等农业废弃物为原料，经预处理除杂、硫酸水解、碳酸钙中和、活性炭脱色、一次离子交换净化、一次蒸发浓缩、二次离子交换净化、二次蒸发浓缩、单效蒸发、结晶、离心、烘干、筛分、包装等工序制备而成。此工艺又如下缺点：1、由于采用硫酸水解工艺，木糖水解液中含有大量的硫酸根离子，中和过程又带入大量的钙离子，对后续的离子交换工艺带来很大的负担；硫酸水解使得水解液颜色很深，给后期脱色造成很大困难，并消耗大量的活性炭；硫酸水解工艺排放的废水中，由于硫酸根的大量存在，无法采用厌氧工艺，其废水处理无法达标；由于硫酸的化学活性低，水解时所用量非常高，给水解后的脱盐增加很大负荷，其离交负荷与脱色负荷均非常高。2、传统工艺采用的是内衬瓷砖的立式水解釜，瓷砖容易脱落，瓷砖粘接剂耐腐蚀性差。而且制造工艺复杂、只能现场做内衬，维护困难。3、木糖液的精制除杂采用的是离子交换树脂法，再生这些阴、阳离子交换树脂时会产生大量的废酸、废碱液，致使废水排放量大，污染环境严重。4、浓缩过程始终采用高压饱和蒸汽将低浓度的木糖液浓缩至高浓度的木糖膏，蒸汽耗量大.由此可见，传统的木糖生产方法存在着高消耗、高耗能、高污染等三高问题，不符合国家产业政策要求，存在着较大的产业发展风险。因此，开发一种新的木糖生产工艺，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本专利技术得以完成的动力所在和基础。
技术实现思路
为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本专利技术人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本专利技术。具体而言，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种木糖生产工艺，以解决传统木糖生产高能耗、高污染的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种木糖生产工艺，利用玉米芯作为原料，依序经过包括蒸汽爆碎、盐酸水解、固液分离、脱色中和、超滤过滤、电渗析脱盐、低压反渗透膜浓缩、中压反渗透膜浓缩、MVR蒸发浓缩、色谱精制除盐提纯、离子交换树脂精制、浓缩、结晶、离心、烘干在内的步骤，最终得到木糖产品。作为进一步的改进，一种木糖生产工艺，包括如下步骤：S1、前处理：取玉米芯作为原料，首先风选处理，然后利用滚筛处理，最后进行清水清洗；利用风选可以去除玉米芯中的玉米须、树叶、塑料袋等轻质杂质，用滚筛去除玉米芯中的尘土、砖石、玉米粒等大比重杂质，再利用清水清洗掉玉米芯中残存的灰尘等杂质；S2、蒸汽爆碎预处理：将经过步骤S1前处理的玉米芯喷洒盐酸，导入已经加热的汽爆腔内，通入饱和蒸汽和空气对物料进行加热，在一定温度和压力下，维持一定时间后，瞬间泄压；使玉米芯中半纤维素、木质素、纤维素分开，半纤维素降解为低聚糖(主要是低聚戌糖)；木质素活性基团增加并与纤维素从结构上松动分离，使纤维素结晶度加强，为精制木糖创造了条件；为利用水解渣制造绿色无胶环保人造板材创造了条件。S3、低温盐酸水解：将经过步骤S2蒸汽爆碎预处理的玉米芯(含水率30％)导入水解设备中，加入0.2—0.4wt％的盐酸溶液，然后通入蒸汽，升温至100-105℃停蒸汽，压力为0.1-0.15Mpa，保温1—2小时，得到混合有水解液的水解液渣；其中，0.2—0.4wt％的盐酸溶液可以采用固体水解渣洗液配置；玉米芯物料干重与0.2—0.4wt％的盐酸溶液的重量比值为1:(2—4)。使玉米芯中的半纤维素和已经降解的低聚糖充分转化为木糖分子。所用的专用水解设备由慈溪红昇塑料容器有限公司生产的钢衬塑反应釜。S4、固液分离：将步骤S3得到的混合有水解液的水解液渣送入压榨式固液分离装置或气囊式固液分离装置中进行固液分离，分离得到木糖水解液，木糖水解液进入水解液储罐，进行下道工序的精制处理；分离后得到的固体水解渣进行清洗，清洗液回收，用来配置步骤S3中的盐酸溶液，对新爆碎玉米芯进行水解，以回收残糖、节省水资源。分离后得到的固体水解渣经清洗后送入发酵罐进行固态发酵，对木质素进行深度活化，为不加任何胶粘剂压制绿色环保人造板材创造条件。S5、脱色中和：将步骤S4得到的木糖水解液，用耐酸泵从水解液储罐中输送至脱色柱中，利用活性炭或大孔脱色树脂将木糖水解液中的色素、灰分、胶体、可见渣渍等杂质去除，使其透光率达到20—50％，并加入适量的NaOH调至节PH至2.5-3.5，得到透明的木糖脱色液；S6、超滤过滤：将步骤S5得到的木糖脱色液，利用超滤膜的半透性特性，选用分子量为20000道尔顿的洁星超滤膜，对分子量大于20000道尔顿的所有杂质和色素进行分离，得到澄清的木糖液，为后续的膜处理创造条件；所用设备为潍坊洁星水处理设备有限公司生产的全自动超滤装置。S7、电渗析脱盐：将步骤S6得到的木糖液，利用木糖液本身不导电的特性，在直流电场的作用下，中和过程产生的盐和水解过程产生的阴阳离子分别透过阳膜和阴膜被去除，得到以木糖和水为主的木糖液。经过电渗析脱盐得到的木糖液电导率由10000us/cm降低至1000us/cm左右。此过程将去除80-90％水解液中的阴阳离子，为后续的色谱精制和离子交换精制降低了负担，减少了废酸碱的排放。所用设备为潍坊洁星水处理设备有限公司生产的连续电渗析脱盐装置。S8、低压反渗透膜浓缩：将步骤S7得到的木糖液加压到1.5-2.0Mpa，透过分子量为100道尔顿的低压反渗透膜，分子量为150道尔顿的木糖被截留，低于100道尔顿分子量的盐分和水透过膜，得到浓度达到10wt％的木糖液。该步骤达到低压节能浓缩木糖液的目的。浓度达到10％的木糖液去下道工序，透过的水去做水解配液用水，大大节约了能耗，节省了水资源。所用设备为潍坊洁星水处理设备有限公司生产的全自动反渗透物料浓缩装置。S9、中压反渗透膜浓缩：将步骤S8得到的浓度达到10wt％的木糖液加压到3-7Mpa，进入中压反渗透膜，在电脑控制下自动调整压力进行二级浓缩，得到浓度达到20wt％的木糖液；该步骤中，浓度达到20wt％的木糖液输送至下道工序，透过液去做水解配液用水。此过程每吨透过水的费用为10元左右，比起三效蒸发每吨水平均70元的费用，每吨水节省了60元，而且回收的高质量的纯水可以直接作为自来水的补充。所用设备为潍坊洁星水处理设备有限公司生产的全自动渗透物料浓缩装置。S10、MVR蒸发浓缩：将步骤S9得到的浓度达到20wt％的木糖液加热到60℃，采用MVR蒸发器(即机械式蒸汽再压缩蒸发器)对木糖液进行蒸发浓缩，得到浓度为40—50wt％的木糖液；加热时，采用步骤S3水解时产生的热量。由于预先用水解产生的热量使木糖液加温到60℃，整个蒸发过程不消耗生蒸汽。蒸发每吨水的电耗为20-50KW，有效降低了蒸发费用。MVR蒸发器不同于普通单效降膜或多效降膜蒸发器，MVR为单体蒸发器，集多效降膜蒸发器于一身，根据所需产品浓度不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木糖生产工艺，其特征在于：利用玉米芯作为原料，依序经过包括蒸汽爆碎、盐酸水解、固液分离、脱色中和、超滤过滤、电渗析脱盐、低压反渗透膜浓缩、中压反渗透膜浓缩、MVR蒸发浓缩、色谱精制除盐提纯、离子交换树脂精制、浓缩、结晶、离心、烘干在内的步骤，最终得到木糖产品。

【技术特征摘要】
1.一种木糖生产工艺，其特征在于：利用玉米芯作为原料，依序经过包括蒸汽爆碎、盐酸水解、固液分离、脱色中和、超滤过滤、电渗析脱盐、低压反渗透膜浓缩、中压反渗透膜浓缩、MVR蒸发浓缩、色谱精制除盐提纯、离子交换树脂精制、浓缩、结晶、离心、烘干在内的步骤，最终得到木糖产品。2.如权利要求1所述的一种木糖生产工艺，其特征在于：包括如下步骤：S1、前处理：取玉米芯作为原料，首先风选处理，然后利用滚筛处理，最后进行清水清洗；S2、蒸汽爆碎预处理：将经过步骤S1前处理的玉米芯喷洒盐酸，导入已经加热的汽爆腔内，通入饱和蒸汽和空气对物料进行加热，在一定温度和压力下，维持一定时间后，瞬间泄压；S3、低温盐酸水解：将经过步骤S2蒸汽爆碎预处理的玉米芯导入水解设备中，加入0.2—0.4wt％的盐酸溶液，然后通入蒸汽，升温至100-105℃停蒸汽，压力为0.1-0.15Mpa，保温1—2小时，得到混合有水解液的水解液渣；玉米芯物料干重与0.2—0.4wt％的盐酸溶液的重量比值为1:(2—4)；S4、固液分离：将步骤S3得到的混合有水解液的水解液渣送入压榨式固液分离装置或气囊式固液分离装置中进行固液分离，分离得到木糖水解液，木糖水解液进入水解液储罐，进行下道工序的精制处理；分离后得到的固体水解渣进行清洗，清洗液回收，用来配置步骤S3中的盐酸溶液；S5、脱色中和：将步骤S4得到的木糖水解液，用耐酸泵从水解液储罐中输送至脱色柱中，利用活性炭或大孔脱色树脂将木糖水解液中的色素、灰分、胶体、可见渣渍等杂质去除，使其透光率达到20—50％，并加入适量的NaOH调至节PH至2.5-3.5，得到透明的木糖脱色液；S6、超滤过滤：将步骤S5得到的木糖脱色液，利用超滤膜的半透性特性，选用分子量为20000道尔顿的洁星超滤膜，对分子量大于20000道尔顿的所有杂质和色素进行分离，得到澄清的木糖液，为后续的膜处理创造条件；S7、电渗析脱盐：将步骤S6得到的木糖液，利用木糖液本身不导电的特性，在直流电场的作用下，中和过程产生的盐和水解过程产生的阴阳离子分别透过阳膜和阴膜被去除，得到以木糖和水为主的木糖液；S8、低压反渗透膜浓缩：将步骤S7得到的木糖液加压到1.5-2.0Mpa，透过分子量为100道尔顿的低压反渗透膜，分子量为150道尔顿的木糖液被截留，低于100道尔顿分子量的盐分和水透过膜，得到浓度达到10wt％的木糖液；S9、中压反渗透膜浓缩：将步骤S8得到的浓度达到10wt％的木糖液加压到3-7Mpa，进入中压反渗透膜，在电脑控制下自动调整压力进行二级浓缩，得到浓度达到20wt％的木糖液；该步骤中，浓度达到20wt％的木糖液输送至下道工序，透过液去做水解配液用水；S10、MVR蒸发浓缩：将步骤S9得到的浓度达到20wt％的木糖液加热到60℃，采用MVR蒸发器对木糖液进行蒸发浓缩，得到浓度为40—50wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵荣珠，
申请(专利权)人：邵荣珠，
类型：发明
国别省市：山东;37