本发明专利技术提供了一种制备植物半纤维素水解液的方法及提取木糖或阿拉伯糖的方法。所述制备半纤维素水解液的方法包括浸泡，酸液预处理，加热水解，洗涤等步骤。本发明专利技术采用无流动水的湿料蒸煮方法，避免了流动水蒸煮时由于液比大造成的糖液浓度低和酸液回收量大的问题；另一方面，在保温蒸煮过程中，采用间接加热方式，也避免了直接水蒸气加热保温过程中水蒸气变成冷凝水所导致的糖液浓度的降低以及酸液的稀释，从而得到高浓度的糖液和降低了初始浸泡时所用酸液的浓度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工领域，具体地，涉及一种制备半纤维素水解液及提取木糖和提取 阿拉伯糖的方法。
技术介绍
木糖和阿拉伯糖是用途广泛的五碳糖，它们主要以聚合物的形式存在于植物的半 纤维素中。高等植物的干物质中一般含有约20 35%的半纤维素，因此，通过水解高等植 物中的半纤维素可以制备木糖和阿拉伯糖。其中阿拉伯糖还大量含于一些植物胶质中，如 阿拉伯胶，但其提取方法也是先水解成水解液然后纯化，其方法与水解半纤维素制备阿拉 伯糖是相似的。水解植物半纤维素的方法主要有酶法和酸水解法。酶法虽然条件温和，但由于 酶的成本高，无法与酸水解法竞争，一直没有工业化。酸水解法一般的做法是把植物材料 浸泡于酸液中并加温，使半纤维素水解为单糖，如中国专利200610048365，秸秆粉和稀硫 酸液重量比为1 4-4. 5 ；又如中国专利200310121806，秸秆植物稀酸溶液的重量比为 1 4. 5 8. 5。这种有流动水的浸泡水解法，由于液比大，只能得到浓度较低的糖液，加 大了后续提取糖的成本，也增加了酸液回收的成本。为此，需要降低液比，才能提高水解所 得糖液的浓度，如中国专利01113751. 7在这方面做了改进把8 20%硫酸按半纤维素基 质100%硫酸为10 1 20 1的比例均勻喷洒在粉碎的半纤维素基质(粉碎粒度为 0.5 2. 5厘米)上，在15 35°C下浸润10 18小时，然后通入蒸汽在常压、90 100°C 下水解1. 5 5. 5小时，用水萃取得到还原糖浓度为14%左右的糖液。据此推算，其浸润 时半纤维素基质8 20%硫酸的比例为1 0. 25 1. 25(即10 1/8%= 1 1.25， 10 1/20%= 1 0. 5,20 1/8%= 1 0. 62,20 1/20%= 1 0.25，取最高和最低 值则为1 0.25 1.25)，按原料原来含水量为10%计算，喷洒酸液后酸液(含原料携带的 水)占原料湿重的百分比为28 60%。该专利方法的缺点是①由于固液比只有1 0.25 1.25，通过喷洒的方式难以达到使物料完全接触到酸液，那些无法接触酸液的物料将无法 水解，从而降低糖的收率；②由于通入蒸汽进行直接加热，接触蒸汽的物料将吸收冷凝水而 使硫酸浓度降低，导致水解的不均勻，会出现水解不完全的情况，同样会降低糖的收率；③ 由于通入蒸汽进行直接加热使硫酸浓度降低，故硫酸的起始浓度要求较高，则回收的硫酸 还需要经过提浓才能循环使用，从而增加成本。半纤维素水解液中含有多种单糖，以木糖为主，以及葡萄糖、阿拉伯糖等，如用秸 秆做材料，水解液中木糖葡萄糖阿拉伯糖的比例约为8 1 1。目前从半纤维素水 解液中提取木糖的工艺一般为中和、脱色、阴阳离子交换处理、浓缩、结晶，得到木糖；余 下的木糖母液采用树脂吸附并通过模拟移动床技术分离纯化阿拉伯糖。该工艺由于步骤 繁多，存在收率与纯度的两难问题，为了得到符合产品要求的纯度，只能降低收率，所以用 该工艺提取半纤维素水解液中的木糖及阿拉伯糖的收率很低，使成本居高不下，限制了这4两种具备良好保健功能的戊糖的普及使用。为此，需要开发在保证高纯度的前提下能实 现高收率的提取方法。如中国专利02116353. 7用阿拉伯胶提取阿拉伯糖的工艺为稀酸 水解阿拉伯胶，水解液浓缩后用热甲醇或乙醇溶解糖，除去不溶物；糖的醇溶液浓缩后，用 热乙酸溶解糖，再除去不溶物，冷却后沉淀，得到混合单糖粗品，其单糖纯度达到12/12. 1 =99.2% ；混合单糖通过两柱色谱法得到纯度为96 99. 5%的阿拉伯糖。该专利方法 由于省去了脱色和阴阳离子交换步骤，粗品的得率达到85. 1%，并且粗品的单糖纯度达到 99. 2%，这是一个极大的进步。该专利方法的缺点是仍然需要用繁琐的柱层析色谱法分离 混合单糖粗品中的各种单糖，难以工业化。
技术实现思路
为了克服上述缺点，本专利技术提供了一种制备半纤维素水解液及从中提取木糖和阿 拉伯糖的方法。本专利技术的技术方案如下一种制备半纤维素水解液的方法，包括以下具体步骤(1)将植物半纤维素原料置于5 15wt%的稀硫酸溶液中浸泡；(2)控制浸泡时间或将浸泡并吸收了稀硫酸溶液的植物半纤维素原料脱除部分酸 液，使植物半纤维素原料中的稀硫酸溶液含量占植物半纤维素原料湿重的40 65% ；(3)将步骤(2)所得含稀硫酸溶液的原料通过直接水蒸气加热或间接加热升温到 75 100°C ；(4)将步骤(3)所得升温到75 100°C的原料再通过间接加热保持在75 100°C 下，蒸煮2 5小时；(5)将步骤(4)所得蒸煮好的原料用水进行多级逆流洗涤，所得洗涤液即为含单 糖和硫酸的半纤维素水解液。所述植物半纤维素原料含水量5 15%，并切碎成0. 5 3厘米。所述浸泡是在室温 50°C条件下进行，。所述脱除部分酸液采用离心或压榨方式。较佳地，在洗涤之前，将所述蒸煮好的原料磨浆成为单根纤维，可缩短水的渗透时 间，加快洗涤速度。本专利技术提供的制备半纤维素水解液的方法，由于采用没有流动水的湿料蒸煮方 法，并且保温过程采用间接加热方式，既避免了有流动水蒸煮时由于液比大造成的糖液浓 度低以及酸液回收量大的问题，也避免了水蒸汽直接加热保温过程中水蒸气形成的冷凝水 导致的酸液浓度和糖液浓度双双降低的问题，从而可以得到高浓度的糖液，同时减少了酸 液回收量，还避免了回收的酸液循环使用时需要提浓的问题。而酸液的回收方法参见中国 专利技术专利200810028293. 9 “一种植物纤维原料硫酸水解液中硫酸的萃取液及萃取方法”。本专利技术提供的从植物半纤维素水解液中提取木糖的方法，包括以下步骤(1)将植物半纤维素水解液进行浓缩，浓缩至含水量达到适当值直至完全不含水 分，所得浓缩物的含水量取决于后续步骤所加的第一有机溶剂的性质和含水量；(2)将步骤(1)所得浓缩物与能溶解水的第一有机溶剂进行混合，必要时用水调 节含水量，使第一有机溶剂成为含适量水的第一有机溶剂溶液，其中的水分包含来自浓缩 物自身所携带并溶解在第一有机溶剂中的水分；(3)加热步骤(2)所得混合物，使单糖溶解于步骤(2)所得的第一有机溶剂溶液， 然后进行固液分离除去不溶性杂质，得到含糖的第一有机溶剂溶液；(4)通过物理和/或化学的方法除掉步骤⑶所得的含糖的第一有机溶剂溶液中 部分或全部的水以降低木糖在其中的溶解度；和/或通过加入更低含水量的第二有机溶剂 以使步骤(3)所得的含糖的第一有机溶剂溶液的含水量降低从而降低木糖在其中的溶解 度；和/或向步骤⑶所得的含糖的第一有机溶剂溶液中加入能降低木糖在含水的第一有 机溶剂中溶解度的第三有机溶剂；(5)将步骤(4)所得含糖的有机溶剂溶液放置结晶，得到粗木糖。所述植物半纤维素水解液为用酸水解所得的水解液时，需除去酸后再进行浓缩。所述植物半纤维素水解液浓缩前，较佳地，用酶法或微生物发酵法选择性地除去 所述半纤维素水解液中的葡萄糖等六碳糖，以利于木糖的纯化。所述第一有机溶剂为水在其中的溶解度大于1克的有机溶剂。步骤(3)加热混合物时，同时进行搅拌，以加快单糖在有机溶剂溶液中的溶解。将步骤(5)所述粗木糖通过步骤(2) (5)进行重结晶，得到纯木糖。所述从植物半纤维素水解液中提取木糖的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备植物半纤维素水解液的方法，其特征在于，包括以下具体步骤： （１）将植物半纤维素原料置于５～１５ｗｔ％的稀硫酸溶液中浸泡； （２）控制浸泡时间或将浸泡并吸收了稀硫酸溶液的植物半纤维素原料脱除部分酸液，使植物半纤维素原料中的稀硫酸溶液含量占植物半纤维素原料湿重的４０～６５％； （３）将步骤（２）所得含稀硫酸溶液的原料通过直接水蒸气加热或间接加热升温到７５～１００℃； （４）将步骤（３）所得升温到７５～１００℃的原料再通过间接加热保持在７５～１００℃下，蒸煮２～５小时； （５）将步骤（４）所得蒸煮好的原料用水进行多级逆流洗涤，所得洗涤液即为合单糖和硫酸的半纤维素水解液。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈培豪，
申请(专利权)人：陈培豪，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]
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