一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，属于木糖制备技术领域。本发明专利技术用臭氧处理，通过特定的曝气方式，达到对半纤维素的有限氧化，使其最终不能和半纤维素反应成二氧化碳和水，而只能将半纤维素中的化学键部分破坏，为酸水解创造条件，因此酸水解就可以采用在较低的温度的环境下，实现反应目标产物五碳醛糖产品的生产，提高产率。该工艺使用臭氧和酸水解处理半纤维素，能够缩短酸水解时间，且环保无污染。

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺
本专利技术涉及一种利用半纤维素制备木糖的工艺，更具体地说，本专利技术涉及一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，属于木糖制备

技术介绍
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。含有半纤维素的溶液能够制成木糖。国家知识产权局于2012.8.22公开了一件公开号为CN102643935A，名称为“一种利用粘胶纤维生产过程中压榨废碱液制备木糖的方法”的专利技术，该专利技术涉及一种利用粘胶纤维生产过程中压榨废碱液制备木糖的方法。本专利技术通过半纤维素溶液的制备、半纤维素的提取、半纤维素的水解、中和脱酸、预浓缩、脱色、离子交换以及常规浓缩、结晶、分离、干燥工序得到木糖成品。采用本专利技术技术方案，可彻底消灭了粘胶生产过程中产生的废碱、废水等污染环境的有害物质，可达到全流程清洁生产的标准，使粘胶生产企业在生产粘胶的同时，也可同时生产木糖，达到环保目的的同时也做到了废物再利用。国家知识产权局于2010.2.17公开了一件公开号为CN101649570A，名称为“一种麦草纤维素的低污染制备工艺”的专利技术，该专利技术将麦草置于乙醇水溶液中，高温下溶解麦草中的大部分木素和半纤维素，然后再将其分散在水中，加入MgSO4，并通入氧气在加热条件下进一步脱除木素和部分半纤维素后过滤并对纤维素粗品进行洗涤，再通入臭氧脱除残余木素和半纤维素得到纤维素产品；最后，过滤并洗涤纤维素产品，加碱调节pH值为8～12，并加入H2O2，加热处理，再过滤、洗涤即得到精制后纯净的纤维素产品。本专利技术采用低污染乙醇法分解麦草原料，采用氧气、臭氧、H2O2等无污染化学试剂进行后续处理的工艺对麦草中的纤维素进行分离和精制，既缓解了木材、棉花等常用纤维素资源的紧缺问题，又充分利用了农业废弃物小麦秸秆资源。现有技术半纤维素溶液酸水解时间长，木糖损失大，木糖得率低。用臭氧处理的效果不好，不能与液体产生有效反应。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中酸水解半纤维素制备木糖中酸水解时间长，木糖损失大，木糖得率低的问题，提供一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺。该工艺使用臭氧和酸水解处理半纤维素，能够缩短酸水解时间，木糖得率提高，且环保无污染。为了实现上述专利技术目的，其具体的技术方案如下：一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：A、将含有半纤维素的半纤维素溶液加入到多根垂直设置的填料管，每根所述填料管的顶部都设置有尾气收集管，所述尾气收集管的上方设置有原料液入口管，所述原料液入口管通过管道与每根所述填料管的上部连通；所述半纤维素溶液通过原料液入口管流入所述填料管中；B、所述填料管的底部的下方设置有臭氧入口管，所述臭氧入口管上设置有多个与所述填料管相对应的臭氧喷嘴，臭氧从所述臭氧入口管进入，然后喷入所述填料管中，对半纤维素溶液进行处理，经过处理后半纤维素溶液汇聚到原料液收集釜中；C、所述原料液收集釜中经过臭氧处理的半纤维素溶液进入水解反应箱中，向所述水解反应箱中加入酸，利用蒸汽加热，进行酸水解反应，反应后得到木糖及混合物；D、木糖及混合物进入木糖分离装置；所述尾气收集管中的臭氧尾气汇聚到所述木糖分离装置中，对所述木糖及混合物进行处理，然后分离得到初级木糖产品。本专利技术优选的，在步骤A中，所述含有半纤维素的半纤维素溶液的半纤维素含量为5-7%。本专利技术优选的，在步骤A中，所述填料管内的填料为陶瓷波纹填料。本专利技术优选的，在步骤B中，所述臭氧的浓度为10-20毫克/升。本专利技术优选的，在步骤B中，所述对半纤维素溶液进行处理的通气强度为5-10m3/h。本专利技术优选的，在步骤C中，所述硫酸的浓度为1-2%。本专利技术优选的，在步骤C中，所述酸水解反应的反应温度控制为60-80℃，反应时间为1h以下。本专利技术优选的，在步骤D中，所述臭氧的浓度为4-9毫克/升。本专利技术带来的有益技术效果：1、本专利技术解决了现有技术中酸水解半纤维素制备木糖中酸水解时间长，木糖损失大，木糖得率低的问题，提供一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺。该工艺使用臭氧和酸水解处理半纤维素，能够缩短酸水解时间，木糖得率提高，且环保无污染。2、本专利技术用臭氧处理，通过特定的曝气方式，达到对半纤维素的有限氧化，使其最终不能和半纤维素反应成二氧化碳和水，而只能将半纤维素中的化学键部分破坏，为酸水解创造条件，因此酸水解就可以采用在较低的温度的环境下，实现反应目标产物五碳醛糖产品的生产，提高产率。3、本专利技术用臭氧处理，在通过特定的曝气方式的基础上，进一步控制臭氧的浓度、曝气量，可以更利于酸水解反应，进一步提高产率。4、本专利技术通过酸水解前后各进行一次臭氧处理，达到消毒和分解半纤维素成小分子的目的，有利于半纤维素在酸水解工艺中水解更充分，缩短酸水解时间，减少高温酸水解过度造成木糖损失，增加木糖得率，降低反应需要温度，从而节约能源。5、本专利技术的产品木糖是五碳醛糖，臭氧用量过大，会造成木糖分解成二氧化碳和水，因此，本专利技术多管曝气达到均匀，控制臭氧的浓度和曝气量（通气强度），达到较佳的处理效果。6、本专利技术在酸水解后又进行了一次臭氧处理，进行消毒，进一步水解酸分解不完全的半纤维素，提高木糖得率。优选的进一步控制臭氧浓度和通气强度，提高处理效果。臭氧本身无毒无害，无污染，余留的臭氧，最后也自然合成氧气，对环境保护很好的。7、本专利技术的酸水解中给，控制特定的酸浓度，避免破坏木糖，防止过度水解木糖的化学键断裂而降解。附图说明图1为本专利技术工艺采用的设备的结构示意图；图2为本专利技术工艺采用的设备中尾气收集管结构示意图；图3为本专利技术工艺采用的设备中臭氧喷嘴结构示意图。附图标记：1为曝气装置、2为水解反应箱、3为木糖分离装置、4为填料管、5为臭氧入口管、6为尾气收集管、7为原料液入口管、8为臭氧喷嘴、9为原料液收集釜、10为木糖混合物出口、11为花板、12为酸入口、13为蒸汽入口、14为冷凝水出口、15为蒸汽管、16为尾气出口、17为木糖出口、18为除沫器支撑架、19为伞状除沫器、20为喷嘴本体、21为喷嘴盖、22为锥形部、23为圆柱部、24为锥形喷口、25为臭氧喷口。具体实施方式实施例1一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，包括以下工艺步骤：A、将含有半纤维素的半纤维素溶液加入到多根垂直设置的填料管4，每根所述填料管4的顶部都设置有尾气收集管6，所述尾气收集管6的上方设置有原料液入口管7，所述原料液入口管7通过管道与每根所述填料管4的上部连通；所述半纤维素溶液通过原料液入口管7流入所述填料管4中；B、所述填料管4的底部的下方设置有臭氧入口管5，所述臭氧入口管5上设置有多个与所述填料管4相对应的臭氧喷嘴8，臭氧从所述臭氧入口管5进入，然后喷入所述填料管4中，对半纤维素溶液进行处理，经过处理后半纤维素溶液汇聚到原料液收集釜9中；C、所述原料液收集釜9中经过臭氧处理的半纤维素溶液进入水解反应箱2中，向所述水解反应箱2中加入酸，利用蒸汽加热，进行酸水解反应，反应后得到木糖及混合物；D、木糖及混合物进入木糖分离装置3；所述尾气收集管6中的臭氧尾气汇聚到所述木糖分离装置3中，对所述木糖及混合物进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：A、将含有半纤维素的半纤维素溶液加入到多根垂直设置的填料管，每根所述填料管的顶部都设置有尾气收集管，所述尾气收集管的上方设置有原料液入口管，所述原料液入口管通过管道与每根所述填料管的上部连通；所述半纤维素溶液通过原料液入口管流入所述填料管中；B、所述填料管的底部的下方设置有臭氧入口管，所述臭氧入口管上设置有多个与所述填料管相对应的臭氧喷嘴，臭氧从所述臭氧入口管进入，然后喷入所述填料管中，对半纤维素溶液进行处理，经过处理后半纤维素溶液汇聚到原料液收集釜中；C、所述原料液收集釜中经过臭氧处理的半纤维素溶液进入水解反应箱中，向所述水解反应箱中加入酸，利用蒸汽加热，进行酸水解反应，反应后得到木糖及混合物；D、木糖及混合物进入木糖分离装置；所述尾气收集管中的臭氧尾气汇聚到所述木糖分离装置中，对所述木糖及混合物进行处理，然后分离得到初级木糖产品。

【技术特征摘要】
1.一种臭氧酸水解半纤维素制备木糖的工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤：A、将含有半纤维素的半纤维素溶液加入到多根垂直设置的填料管，每根所述填料管的顶部都设置有尾气收集管，所述尾气收集管的上方设置有原料液入口管，所述原料液入口管通过管道与每根所述填料管的上部连通；所述半纤维素溶液通过原料液入口管流入所述填料管中；B、所述填料管的底部的下方设置有臭氧入口管，所述臭氧入口管上设置有多个与所述填料管相对应的臭氧喷嘴，臭氧从所述臭氧入口管进入，然后喷入所述填料管中，对半纤维素溶液进行处理，经过处理后半纤维素溶液汇聚到原料液收集釜中；C、所述原料液收集釜中经过臭氧处理的半纤维素溶液进入水解反应箱中，向所述水解反应箱中加入酸，利用蒸汽加热，进行酸水解反应，反应后得到木糖及混合物；D、木糖及混合物进入木糖分离装置；所述尾气收集管中的臭氧尾气汇聚到所述木糖分离装置中，对所述木糖及混合物进行处理，然后分离得到初级木糖产品。2.根据权利要求1所述的一种臭氧酸水解半纤维素制...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫世清，邓传东，陈德水，黄钱威，李哲，
申请(专利权)人：四川雅华生物有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51