用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法技术

本发明专利技术公开了一种用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法，其特征在于，它们的生产步骤包括：1）烘干碾磨；2）蛋白去除：使用生物酶对酒糟进行蛋白去除；3）有机溶剂高温高压处理：加入食品级有机溶剂水溶液进行高温高压处理；再固液分离，获得固体纤维素和液体组分；4）滤液沉淀：使用冷却水与滤液进行混合，静置沉淀得到木质素；5）剩余液体被送至真空蒸馏装置进行有机溶剂回收和水分蒸发，从而得到高纯度半纤维素。本发明专利技术分离出来的高纯度纤维素、半纤维素和木质素可以作为高价值功能性膳食纤维原料添加到各类食品中。本发明专利技术包括任何联合使用这些分离处理方法生产酒糟高纯度纤维素、半纤维素以及木质素。

Method for producing high purity cellulose, hemicellulose and lignin from distiller's grains

The invention discloses a method for producing high purity cellulose, hemicellulose and lignin with distiller's grains, which is characterized by 1) drying milling; 2) protein removal: using biological enzyme to remove protein from distiller's grains; 3) organic solvent high temperature and high pressure treatment: adding food grade organic solvent to water solution The liquid is treated with high temperature and high pressure; then solid liquid separation, solid cellulose and liquid components are obtained; 4) filtrate precipitation: using cooling water and filtrate to be mixed, statically precipitated to get lignin; 5) the remaining liquid is sent to vacuum distillation unit for organic solvent recovery and moisture evaporation, thus the high purity hemicellulose is obtained. The high purity cellulose, hemicellulose and lignin separated from the invention can be added into various foods as high value functional dietary fiber raw materials. The invention includes any combination of these separation processes to produce distiller's grains, high purity cellulose, hemicelluloses and lignin.

【技术实现步骤摘要】
用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法
本专利技术涉及一种用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法，具体而言，涉及一种利用物理、化学、生物三种组合联合的方法生产酒糟纤维素、半纤维素以及木质素的加工方法。
技术介绍
各类谷物（高粱，小麦，玉米，大麦，大米等）在微生物发酵作用下将其所含的淀粉成分转化为乙醇，是白酒、啤酒、黄酒、以及酒精生产等发酵行业的基本生产原理。谷物经发酵、酒类与酒精提取后的剩余组分，俗称酒糟。酒糟通常含有较高水分，且有机物含量高，如直接丢弃或不妥善处置容易造成环境污染。同时由于谷物中的蛋白质、氨基酸、纤维等其他有价值组分在淀粉发酵产乙醇过程中的损失较少，仍存在于酒糟之中，因此如果不对酒糟加以利用，会造成资源的极大浪费。膳食纤维通常不能被人体消化道酶分解，其主要成分是多糖类（纤维素、半纤维素）以及木质素。膳食纤维能改变肠道内的食物性质，改变其他营养物与化学物质的吸收方式，增加肠道内以及胃内的食物体积，可增加饱足感。同时膳食纤维能增强大肠内的菌落成分以及吸附肠道中的有害物质，从而促进人体健康。近年来，随着肥胖引起的高血糖高血压问题的不断增加，将膳食纤维作为高价值功能性纤维原料添加到各类食品中的需求也在提高。目前，国内外尚未见到利用酒糟生产高纯度高价值纤维素、半纤维素以及木质素的报道。目前与此相关的专利技术专利申请包括CN102356882B（利用啤酒糟生产生物膳食纤维素的方法及其产品）、CN105476031A（酒糟膳食纤维及其生产方法）以及CN102960742A（酶法提取酒糟中水溶性膳食纤维的方法）。其中CN102356882B的方法与步骤包括：将啤酒糟加水磨浆，调pH至5-6，静置20-40分钟，过滤除去固体物质后再往滤液中加入5-10重量百分比的蛋白酶，保温50-70摄氏度，酶解1-3小时，调pH值至中性，再次过滤去除固体物质后灭菌作为生物膳食纤维素产生菌培养基使用，或加入其它营养物质后灭菌再作为生物膳食纤维素产生菌培养基使用，再接种生物膳食纤维素产生菌，发酵生产生物膳食纤维素膜。可见此专利是利用啤酒酒糟中的营养物质作为生物膳食纤维素的培养基，继而采用发酵法生产生物膳食纤维素膜，并非从啤酒糟中分离纤维素、半纤维素以及木质素。CN105476031A阐述了另一种酒糟膳食纤维生产方法。此方法涉及以下步骤：1）将酒糟和氯化钙进行搅拌反应，静置凝絮，再过滤收集凝絮物；2）加酸脱钙；3）使用碳酸钠进行碱处理；4）使用双氧水进行漂白处理；5）洗涤与干燥。可见此工艺所生产的酒糟纤维是纤维素、半纤维素和木质素的混合体，其核心在于使用高浓度的碱溶液对酒糟进行处理。由于在碱溶液处理之后没有对混合产物进行分离，所以得到的膳食纤维产物是纤维素、半纤维素以及木质素的混合物。CN102960742A阐述的水溶性膳食纤维的提取过程包含以下步骤：新鲜酒糟粉→调pH→控温酶解→离心→pH调至中性→浓缩→4倍体积95%乙醇沉淀→静置→过滤→干燥→称重得到水溶性膳食纤维。此工艺的主要核心步骤在于去除酒糟中的脂肪与蛋白质后，将常温下溶于95%乙醇的组分视为酒糟中的水溶性膳食纤维组分，然后经提取、过滤与干燥后得到水溶性膳食纤维。可见此种工艺得到的产物也是纤维素、半纤维素以及木质素的混合物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法，该方法采用了与背景文献完全不同的工艺方法，利用物理化学与生物的方法将酒糟纤维中的纤维素、半纤维素和木质素进行逐步的分离和纯化，得到高纯度的纤维素、半纤维素和木质素。由于膳食纤维中的关键三种成分在本专利技术所描述的技术条件下得以分离、纯化，因此使得酒糟纤维的营养价值和市场价值得以充分体现。同时本专利技术使用食品级的有机溶剂水溶液作为核心分离试剂，避免了由于使用高浓度碱溶液对酒糟进行处理使酒糟溶液颜色发黑并产生其他反应副产物；整个工艺过程中不对酒糟进行再次的生物发酵。本专利技术的目的及其解决的主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种用酒糟生产的高纯度纤维素、半纤维素及木质素，其特征在于，它们的生产步骤包括：1）烘干碾磨：将水分含量处于40-90%的原酒糟烘干并且碾磨，使得酒糟的水分降至5-30%，粒径在65-300目之间；2）蛋白去除：使用生物酶对酒糟进行蛋白去除；所述生物酶是蛋白酶或是蛋白酶与占蛋白酶含量1%-5%的纤维素酶的混合酶；3）有机溶剂水溶液高温高压处理：加入食品级有机溶剂水溶液进行高温高压处理；然后再进行固液分离，从而获得固体纤维素和液体组分；所述食品级有机溶剂水溶液是含30%-60%食品级乙醇的水溶液，或是含0.1%-5%食品级乙酸乙酯以及40%-60%食品级乙醇的混合水溶液；4）滤液沉淀：使用冷却水与滤液进行混合，静置沉淀得到木质素；5）有机溶剂和水分蒸发：剩余液体被送至真空蒸馏装置进行有机溶剂回收和水分蒸发，从而得到高纯度半纤维素。所述步骤1）使用的烘干方式为滚筒干燥、闪蒸干燥、烘箱干燥、冷冻干燥以及传统的自然干燥。所述步骤1）的碾磨方式为锤式碾磨、盘式碾磨、对辊碾磨、针式碾磨，以及球磨。所述步骤3）有机溶剂高温高压处理过程中，加工的温度在120-250摄氏度之间，加工的气压在450-4000千帕斯卡之间。所述步骤3）固液分离工艺使用高速离心方式或是使用滤布或是膜过滤方式。所述步骤3）之后使用1%的乙酸和0.5%的双氧水对纤维素固体进行漂白和纯化。本专利技术与现有技术相比具有明显不同的特征并且实现了膳食纤维中三种主要成分的分离与纯化。由以上技术方案可知，本专利技术完全利用物理化学与生物的方法将酒糟纤维中的纤维素、半纤维素和木质素进行逐步的分离和纯化，使得酒糟纤维的营养价值和市场价值得以充分体现；同时使用食品级绿色无毒的有机溶剂水溶液作为核心分离试剂，避免了由于使用高浓度碱溶液对酒糟进行处理使酒糟溶液颜色发黑并产生其他反应副产物；该方法整个工艺过程中不对酒糟进行再次的生物发酵。分离出来的高纯度纤维素、半纤维素和木质素可以作为高价值功能性膳食纤维原料添加到各类食品中。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法具体实施方式、结构、特征及其效果，详细说明如后。参见图1，一种用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法，它们的生产工艺包括以下步骤：（1）烘干碾磨。原酒糟的水分含量一般处于40-90%之间。第一步是通过烘干的方式将酒糟的水分降至5-30%之间，使得酒糟便于储存和后续加工。然后将烘干后的酒糟碾磨至65-300目之间。（2）蛋白去除。酒糟的蛋白含量根据发酵谷物原料以及酿酒方式的不同而不同，一般酒糟蛋白质含量在10-30%之间。为了从酒糟中分离得到高纯度的纤维素、半纤维素以及木质素，第二步是通过生物的方式去除酒糟中的蛋白，通过使用生物酶溶解酒糟中的蛋白质，然后通过固液分离的方法得到水溶性蛋白和非水溶性纤维混合物。所述生物酶是蛋白酶或是蛋白酶与占蛋白酶含量1%-5%的纤维素酶的混合酶。（3）有机溶剂高温处理。去除蛋白后，将固体酒糟纤维组分与食品级有机溶剂水溶液进行混合，然后在高温高压的条件下使得纤维中的木质素和半纤维素溶解，而在此条件下纤维素保持本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法，其特征在于：它们的生产步骤包括：1）烘干碾磨：将水分含量处于40‑90%的原酒糟烘干并且碾磨，使得酒糟的水分降至5‑30%，粒径在65‑300目之间；2）蛋白去除：使用生物酶对酒糟进行蛋白去除；所述生物酶是蛋白酶或是蛋白酶与占蛋白酶含量1%‑5%的纤维素酶的混合酶；3）有机溶剂高温高压处理：加入食品级有机溶剂水溶液进行高温高压处理；然后再进行固液分离，从而获得固体纤维素和液体组分；所述食品级有机溶剂水溶液是含30%‑60%食品级乙醇的水溶液，或是含0.1%‑5%食品级乙酸乙酯以及40%‑60%食品级乙醇的混合水溶液；4）滤液沉淀：使用冷却水与滤液进行混合，静置沉淀得到木质素；5）有机溶剂和水分蒸发：剩余液体被送至真空蒸馏装置进行有机溶剂回收和水分蒸发，从而得到高纯度半纤维素。

【技术特征摘要】
1.一种用酒糟生产高纯度纤维素、半纤维素及木质素的方法，其特征在于：它们的生产步骤包括：1）烘干碾磨：将水分含量处于40-90%的原酒糟烘干并且碾磨，使得酒糟的水分降至5-30%，粒径在65-300目之间；2）蛋白去除：使用生物酶对酒糟进行蛋白去除；所述生物酶是蛋白酶或是蛋白酶与占蛋白酶含量1%-5%的纤维素酶的混合酶；3）有机溶剂高温高压处理：加入食品级有机溶剂水溶液进行高温高压处理；然后再进行固液分离，从而获得固体纤维素和液体组分；所述食品级有机溶剂水溶液是含30%-60%食品级乙醇的水溶液，或是含0.1%-5%食品级乙酸乙酯以及40%-60%食品级乙醇的混合水溶液；4）滤液沉淀：使用冷却水与滤液进行混合，静置沉淀得到木质素；5）有机溶剂和水分蒸发：剩余液体被送至真空蒸馏装置进行有机溶剂回收和水分蒸发，从而得到高纯度半纤维素。2.根据权利要求1所述的用酒糟...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹果，
申请(专利权)人：贵州华清科维环境能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52