一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法技术

本发明专利技术公开了一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法，先是把玉米芯粉和酸水按照质量比例1:6搅拌混合成悬浮液，然后用泵输入增压喷射器进入层流罐，再通过汽液分离器迅速释放压力，二次蒸汽回收用于后续物料的加热，液体进入收集罐，然后再经过脱色、脱盐、浓缩、结晶等工艺，污水量大幅度减少，汽液分离的余热方便回收，能源消耗降低。本发明专利技术的方法能够有效地利用玉米芯粉生产木糖，解决蒸煮的废热利用问题；汽爆的废热用于膜浓缩后的物料浓缩，预计每生产1t木糖节约蒸汽2t蒸汽。本发明专利技术在结晶前期利用添加乙醇水溶液，结晶收率提高10％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法
本专利技术属于生物化工
，具体涉及一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法。
技术介绍
木糖是一种戊糖，天然D-木糖是以多糖的形态存在于植物中。因为它们在农产品的废弃部分中(例如玉米的穗轴、秸秆、棉桃的外皮)含量很多，所以人们对它的利用方法就有很大兴趣。目前行业内生产木糖的原料是玉米芯、稻壳或木质半纤维素等农林废弃物。现有的木糖工艺流程：玉米芯→预处理→水解(间歇)→中和→一次脱色→一次交换→膜浓缩→一次浓缩→二次脱色→二次交换→三次交换→二次浓缩→常压降温结晶→离心→干燥→包装(木糖成品)。其中，所述膜浓缩采用纳滤浓缩膜，一次交换指的是阳离子-阴离子-阳离子交换(即先进行阳离子交换再进行阴离子交换，再进行阳离子交换)，二次交换和三次交换均指的是阳离子-阴离子交换(即先进行阳离子交换再进行阴离子交换)；一次浓缩与二次浓缩均指的是：采用四效降膜蒸发器进行浓缩。间歇水解过程：采用单台水解反应釜，先把玉米芯加入水解釜，然后加入酸水，再封闭通蒸汽升温，待温度升至120℃后，再保温2小时后排出水解液。常压降温结晶：用常压卧式结晶罐降温结晶，木糖收率低。现有技术中，存在的问题是：玉米芯中含有杂质多，脱盐浓缩工艺不合理，导致酸碱消耗高，污水排放量大，间歇水解余热不好回收，蒸汽消耗高。
技术实现思路
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法，包括以下步骤：(1)玉米芯粉与酸水的质量比例为1:6，然后升温至80-90℃，搅拌混合均匀，形成玉米芯粉的悬浮液；所述酸水指的是硫酸水溶液，硫酸的质量分数为0.5-3％；(2)把玉米芯粉的悬浮液输送至喷射器，对物料进行蒸汽加热，喷射器的蒸汽压在0.1-0.2MPa，保持物料温度在100-120℃，然后把物料输送至层流罐；保证物料在层流罐内停留100min-120min，最后进入气液分离器；将气液分离器闪蒸的二次蒸汽进行余热回收；(3)汽液分离后的液体进入收集罐，然后通过板框过滤进行固液分离；玉米芯渣外卖处理；(4)步骤(3)得到的过滤液经过活性炭脱色，透光率控制到60％以上；(5)步骤(4)脱色后的物料经过阳离子交换柱，控制钙、镁含量为0；(6)过阳离子交换柱后的料液经过超滤，控制透光率＞70％；(7)步骤(6)超滤后的物料再经过纳滤膜浓缩，出料折光率＞18％；(8)步骤(7)膜浓缩后的料液经过电渗析，出料控制电导率＜2000μs/cm；酸水回到水解配酸使用；(9)将步骤(2)中回收的余热，用于步骤(8)得到物料的浓缩，出料折光率＞30％；(10)步骤(9)浓缩后的物料进入碳柱，出料的透光率＞80％；(11)浓缩后的料液再进行离子交换，出料的电导率控制在＜30μs/cm，透光率＞80％，pH值4-7；(12)步骤(11)中离子交换后的料液通过二次浓缩，把折光率提高到75-80％；(13)将二次浓缩后的料液再进行负压结晶，加热浓缩到料液的折光率达到90％时，停止加热，降温，当温度达到60℃时，卸真空加入质量分数95％的乙醇水溶液，每1吨糖膏添加乙醇水溶液500-700kg，搅拌均匀后，再进行常压冷却结晶；(14)待温度降至30℃以下开始放料离心，进行固液分离，将离心后的物料干燥，获得成品木糖。进一步地，步骤(5)中，所述阳离子交换柱采用凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂。进一步地，步骤(6)中，超滤采用的超滤膜截留分子量为3-5万道尔顿。进一步地，步骤(7)电渗析过程中，进料电导率在2-3万μs/cm，流量为15m3/h。进一步地，步骤(8)纳滤膜截留分子量为100道尔顿。进一步地，步骤(11)中，先进行阳离子交换再进行阴离子交换，阳离子交换柱采用凝胶型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，阳离子交换柱采用D301阴离子交换树脂。进一步地，步骤(13)中，负压结晶时真空度为-0.07MPa～-0.09MPa。进一步地，步骤(14)中，离心转速为900-1000r/min，离心时间为30-40min。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术中，先是把玉米芯粉和酸水(硫酸浓度为0.5-3％)按照质量比例1:6搅拌混合成悬浮液，然后用泵输入增压喷射器进入层流罐，再通过闪蒸分离器迅速释放压力，二次蒸汽回收用于后续物料的加热，物料进入收集罐后再进行固液分离，玉米芯渣外卖,过滤液经过脱色、脱盐、浓缩、结晶等工艺，污水量大幅度减少，汽液分离的余热方便回收，能源消耗降低。(2)本专利技术的方法能够有效地利用玉米芯粉生产木糖，解决蒸煮的废热利用问题；汽爆的废热用于膜浓缩后的物料浓缩，每生产1t木糖节约蒸汽约2t。(3)本专利技术采用了膜技术，超滤降低了活性炭的消耗，每生产1t木糖可以节约活性炭约200kg，纳滤浓缩降低了蒸汽消耗，每生产1t木糖节约蒸汽约5t。(4)本专利技术采用电渗析技术，回收了硫酸，减少酸碱消耗和污水排放40％左右。(5)现有的技术中只是在离心洗涤时添加乙醇，或者在结晶后期为了便于离心，加入乙醇。而本专利技术添加乙醇水溶液是在结晶前期，结晶收率提高10％以上。(6)本专利技术通过拉袋式离心和盘式干燥全封闭离心干燥，可以保证乙醇溶液使用的安全性；便于溶剂的回收，回收率可以达到95％以上。(7)本专利技术中，生产1吨木糖只消耗5-6吨玉米芯，木糖折干收率为20-25％。附图说明图1是本专利技术制备木糖的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的技术方案做进一步详细说明，应当指出的是，具体实施方式只是对本专利技术的详细说明，不应视为对本专利技术的限定。以下实施例中使用到的试剂、仪器等均可以通过商业途径购得。实施例1一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法，包括以下步骤：(1)先在调浆罐(全容积25m3)里加酸水18m3，然后再添加3t玉米芯粉(含水量＜15％)，升温至80℃，搅拌混合均匀，得到玉米芯粉的悬浮液。所述酸水指的是硫酸水溶液，硫酸的质量分数为0.5％，pH小于1。所述的玉米芯粉可通过商业途径外购，或者制备得到。本实施例中，制备过程为：将玉米芯直接加入破碎机，粉碎成颗粒为1-3mm的玉米芯粉。(2)启动输送泵，把步骤(1)得到的玉米芯粉的悬浮液输送至增压喷射器，同时打开增压喷射器的蒸汽阀门，对物料进行蒸汽加热，保证喷射器的蒸汽压在0.1MPa，保持物料温度在100℃，然后把物料输送至层流罐，保证物料在层流罐内停留100min，最后进入闪蒸分离器。(3)物料经过闪蒸分离器闪蒸的二次蒸汽进行余热回收，(回收的余热可以用于膜浓缩后的废热蒸发器进行物料浓缩)，物料进入闪蒸分离器的收集罐，然后再进行固液分离,分离后的水解液进入下一工序。(4)步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法，其特征是，包括以下步骤：/n(1)玉米芯粉与酸水的质量比例为1:6，然后升温至80-90℃，搅拌混合均匀，形成玉米芯粉的悬浮液；所述酸水指的是硫酸水溶液，硫酸的质量分数为0.5-3％；/n(2)把玉米芯粉的悬浮液输送至喷射器，对物料进行蒸汽加热，喷射器的蒸汽压在0.1-0.2MPa，保持物料温度在100-120℃，然后把物料输送至层流罐；保证物料在层流罐内停留100min-120min，最后进入气液分离器；将气液分离器闪蒸的二次蒸汽进行余热回收；/n(3)汽液分离后的液体进入收集罐；然后通过板框过滤进行固液分离；/n(4)步骤(3)过滤液经过活性炭脱色过滤，透光率控制到60％以上；/n(5)步骤(4)脱色后的物料经过阳离子交换柱，控制钙、镁含量为0；/n(6)过阳离子交换柱后的料液经过超滤，控制透光率＞70％；/n(7)步骤(6)超滤后的物料再经过纳滤膜浓缩，出料折光率＞18％；/n(8)步骤(7)膜浓缩后的料液经过电渗析，糖液的出料控制电导率＜2000μs/cm；/n(9)将步骤(2)中回收的余热，用于步骤(8)得到物料的浓缩，出料折光率＞30％；/n(10)步骤(9)浓缩后的物料进入碳柱，出料的透光率＞80％；/n(11)浓缩后的料液再进行离子交换，出料的电导率控制在＜30μs/cm，透光率＞80％，pH值4-7；/n(12)步骤(11)中离子交换后的料液通过二次浓缩，把折光率提高到75-80％；/n(13)将二次浓缩后的料液再进行负压结晶，加热浓缩到料液的折光率达到90％时，停止加热，降温，当温度达到60℃时，卸真空加入质量分数95％的乙醇水溶液，每1吨糖膏添加质量分数95％乙醇水溶液500-700kg，搅拌均匀后，再进行常压冷却结晶；/n(14)待温度降至30℃以下开始放料离心，进行固液分离，将离心后的物料干燥，获得成品木糖。/n...

【技术特征摘要】
1.一种玉米芯粉连续水解制备木糖的方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)玉米芯粉与酸水的质量比例为1:6，然后升温至80-90℃，搅拌混合均匀，形成玉米芯粉的悬浮液；所述酸水指的是硫酸水溶液，硫酸的质量分数为0.5-3％；
(2)把玉米芯粉的悬浮液输送至喷射器，对物料进行蒸汽加热，喷射器的蒸汽压在0.1-0.2MPa，保持物料温度在100-120℃，然后把物料输送至层流罐；保证物料在层流罐内停留100min-120min，最后进入气液分离器；将气液分离器闪蒸的二次蒸汽进行余热回收；
(3)汽液分离后的液体进入收集罐；然后通过板框过滤进行固液分离；
(4)步骤(3)过滤液经过活性炭脱色过滤，透光率控制到60％以上；
(5)步骤(4)脱色后的物料经过阳离子交换柱，控制钙、镁含量为0；
(6)过阳离子交换柱后的料液经过超滤，控制透光率＞70％；
(7)步骤(6)超滤后的物料再经过纳滤膜浓缩，出料折光率＞18％；
(8)步骤(7)膜浓缩后的料液经过电渗析，糖液的出料控制电导率＜2000μs/cm；
(9)将步骤(2)中回收的余热，用于步骤(8)得到物料的浓缩，出料折光率＞30％；
(10)步骤(9)浓缩后的物料进入碳柱，出料的透光率＞80％；
(11)浓缩后的料液再进行离子交换，出料的电导率控制在＜30μs/cm，透光率＞80％，pH值4-7；
(12)步骤(11)中离子交换后的料液通过二次浓缩，把折光率提高到75-80％；
(13)将二次浓缩后的料液再进行负压结晶，加热浓缩到料液的折光率达到90％时，停止加热，降温，当温度达到60℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：包娜莎，杨健，
申请(专利权)人：济南茂腾生物科技有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：山东;37