一种汽爆加氢制备糖醇的方法技术

本发明专利技术公开了一种汽爆加氢制备糖醇的方法，该方法以玉米芯为原料，利用汽爆加氢技术生产糖醇。先通过蒸汽爆破技术将玉米芯中的纤维素、半纤维素进行分离，利用加氢的方式对纤维素、半纤维素等进行直接裂解，同时对得到的单糖加氢使其成为糖醇。且与现有技术相比，简化了酸裂解纤维素的制备单糖的过程，直接得到了产品糖醇。该方法工艺简单，环境友好成本低。

A method of preparing sugar alcohol by steam explosion hydrogenation

The invention discloses a method for preparing sugar alcohol by steam explosion hydrogenation, in which corn cob is used as raw material and sugar alcohol is produced by steam explosion hydrogenation technology. The cellulose and hemicellulose in corncob were separated by steam explosion technology, and the cellulose and hemicellulose were directly cracked by hydrogenation, and the monosaccharide was hydrogenated to glycol. Compared with the prior art, the process of preparing monosaccharide from acid-hydrolyzed cellulose is simplified, and the product glycol is directly obtained. The method is simple, environmentally friendly and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种汽爆加氢制备糖醇的方法
本专利技术涉及化学化工领域，具体地说是一种汽爆加氢制备糖醇的方法。
技术介绍
糖醇指的是通过加入氢原子，以还原末端基团的糖类而得到的化合物(式1)。玉米芯是自然界中极为丰富的廉价可再生资源，主要由纤维素、半纤维素和木质素这三种高分子聚合物组成，同时也含有少量的果胶、树胶等成分，结构非常复杂。纤维素是由1000-10000个β-D-吡喃型葡萄糖通过β-1,4-糖苷键交联而成的直链多糖。半纤维素则一般作为分子黏合剂结合在纤维素和木质素之间，是由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖或甘露糖等结构单元组成的80-200聚合度的支链多糖，是植物中含量仅次于纤维素的多聚糖。目前对于玉米芯等木质纤维原料的利用主要集中在纤维素的水解和微生物转化制备乙醇、丁醇等生物燃料方面。虽然已经取得了很大的进展，但其高值化利用依旧受限，从木质纤维素直接制备糖醇一直是很重要的课题。蒸汽爆破(简称“汽爆”)是近年来发展迅速的一种木质纤维素处理方法。原料用蒸汽加热至较高的温度，维持压力一段时间，在突然释压喷放时，产生二次蒸汽，体积猛增，在机械力的作用下，将固体物料结构破坏。例如，中国科学院过程工程所应用物理原理制备低聚木糖(CN1233614)：汽爆处理后的原料经水抽提可以得到可溶性半纤维素，其主要成分即为低聚木糖，半纤维素转化率达到80％以上。本专利技术将汽爆处理技术与催化加氢裂解技术结合起来，实现了木质纤维素直接制备糖醇的过程。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有木质纤维素生产糖醇的不足，提供了一种汽爆加氢生产糖醇的方法，该方法首先利用汽爆技术剥离纤维素与半纤维素，然后利用加氢裂解技术直接将纤维素、半纤维素转化为糖醇。按照本专利技术，该方法以玉米芯为原料，利用汽爆加氢技术生产糖醇。按照本专利技术，将玉米芯粉碎并置于汽爆分离机中，向所述汽爆分离机中加入质量分数为0.5-10％的酸液，封闭所述分离机并通入蒸汽，对玉米芯进行汽爆分离。按照本专利技术，所述汽爆分离的条件为：温度20-200℃、压力0.1-2MPa、时间3-60min；所述第一次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为纤维素、半纤维素粗液，收集固体残渣。按照本专利技术，玉米芯粉碎的颗粒大小为10-20目，玉米芯与酸液的质量比为：1：0.01-1：1。按照本专利技术，加入的酸液可以为硫酸，盐酸，对甲苯磺酸，硝酸中的一种。按照本专利技术，将所得的清液进行加氢裂解，裂解后经过过滤除去催化剂即得糖醇溶液。按照本专利技术，所述的糖醇包括山梨醇，木糖醇，赤藓醇，糠醇等。按照本专利技术，所用的加氢裂解的催化剂可以为雷尼镍，Ru/C,Pt/C,Pd/C中的一种，加入催化剂的量为清液质量的0.1-2％。按照本专利技术，所用的加氢裂解的温度为120-300℃，氢气的压力为1.0-10.0MPa。本专利技术的有益效果为：利用汽爆的预处理技术使得纤维素首先进行了预裂解，使得纤维素和半纤维素进行了一定程度的转化，然后再进行了加氢裂解，得到了较高的糖醇收率。相比较于直接加氢裂解，其糖醇收率高，加氢裂解的温度有所降低。附图说明图1为实施例1所得产品的HPLC谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术提供的方法进行详述，但不以任何形式限制本专利技术。实施例1：将500g玉米芯粉碎为10目大小的颗粒，到汽爆分离机中，向所述汽爆分离机中加入20g质量分数为1％的硫酸溶液，封闭所述分离机并通入200℃，1.5MPa蒸汽，维持该温度和压力5min，然后对玉米芯进行汽爆分离。对所得到的固体进行压滤，得到204g清液，加入1g雷尼镍催化剂，加热到200℃，2.0MPaH2压力下反应5h，对其进行加氢裂解，反应后滤除催化剂既得产品202g糖醇溶液，糖醇溶液的质量浓度为23.4％，以玉米芯质量计算收率为9.5％。实施例2-3：实施例2和3与实施例1的反应步骤相同，不同的地方在于所用催化剂以及反应条件的差异，见表1。表1实施例2实施例3玉米芯质量500g600g粉碎颗粒大小10目15目加入酸种类及质量硝酸1％对甲苯磺酸0.5％汽爆时间5min10min汽爆温度220℃210℃蒸汽压力2.2MPa2.5MPa催化剂Ru/CPt/C催化剂量2g5g收率10.1％8.9％本专利技术简化了酸裂解纤维素的制备单糖的过程，直接得到了产品糖醇。该方法工艺简单，环境友好成本低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽爆加氢制备糖醇的方法，其特征在于：以玉米芯为原料，利用汽爆加氢生产糖醇。

【技术特征摘要】
1.一种汽爆加氢制备糖醇的方法，其特征在于：以玉米芯为原料，利用汽爆加氢生产糖醇。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：将玉米芯粉碎并置于汽爆分离机中，向所述汽爆分离机中加入质量分数为0.5-10％的酸液，封闭所述分离机并通入水蒸汽，对玉米芯进行汽爆分离。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：所述汽爆分离的条件为：温度20-200℃、压力0.1-2MPa、时间3-60min；所述第一次汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为纤维素、半纤维素粗液，收集固体残渣。4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于：玉米芯粉碎的颗粒大小为10-20目；所述玉米芯与酸液的质量比为：1：0.01-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：石松，徐杰，孙颖，杜文强，高进，刘梦，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21