一种溶解浆木片预水解液制备木糖的方法技术

本发明专利技术公开了一种溶解浆木片预水解液制备木糖的方法，包括：将木片预水解液浓缩；向浓缩液中加入酸进行酸水解；将水解物料利用活性炭脱色、阳-阴-阳-阴离子交换树脂进行离子交换除盐；向得到的除盐物料中添加氮源、无机盐和酵母种子液，进行发酵；得到的发酵液用活性炭脱色、阳-阴-阳-阴离子交换树脂进行脱盐，浓缩；将得到的浓缩液进行SMB色谱分离，分离得到的物料用活性炭脱色，浓缩，进行冷却降温结晶，得到木糖产物。本发明专利技术采用制备纸浆过程中产生的副产品木片预水解液作为原料，采用传统方法与发酵和SMB色谱分离相结合，降低了木糖制备成本，提高了木糖的纯度，可满足各种场合需要，且制备方法工艺简单，制备参数易于控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设于木糖制备
，具体是涉及。
技术介绍
木糖(xylose)属于五碳糖，以缩聚状态广泛存在于自然界植物的半纤维素中，即以大分子的木聚糖的形式含在植物体内。木糖与日常食用的葡萄糖及果糖等不同，其不能为人体提供热量，能最大限度地满足爱吃甜品又担心发胖者的需求；且能活化人体肠道内的双岐杆菌并促其生长，双歧杆菌是益菌，该菌越多越有益人体健康，食用木糖能改善人体的微生物环境，提高机体的免疫能力；使用时不被口腔内微生物所利用，具备膳食纤维的部分生理功能，可降低血清胆固醇的预防肠癌等。另外，木糖与食物的配伍性很好，食物中添加少量木糖，便能体现出很好的保健效果。木糖与钙同时摄入，可以提高人体对钙的吸收率和保留率，还能防止便秘。主要用于制取木糖醇，在食品加工、制药工业都有广泛应用。 目前木糖生产方法主要为化学法即采用玉米芯、甘蔗渣等富含聚戊糖(含30-40%的多缩戊糖)的原料，经酸水解成含木糖的糖液，然后经中和、脱色、离子交换、结晶等复杂的净化过程从水解液中分离纯化出木糖。玉米芯和甘蔗渣等原料的季节性很明显，必须在收获的季节收购，需要大量的储存空间，而且利用玉米芯和甘蔗渣等原料生产木糖利用价值低、生产成本高。阔叶木是资源丰富的可再生资源，制浆造纸每年都要消耗大量的木材资源。制备纸浆过程中，需要将木片水煮进行预水解除去木片中的半纤维素。预水解得到的固相物质中主要含有纤维素，用于进一步制备纸浆；而预水解得到的液相则进入碱回收系统被烧掉，液相中含有占到阔叶木质量20% -25%的半纤维素，造成了大量的浪费。为综合回收木片预水解液中的半纤维素，申请号为CN201210059336. 6的专利文献公开了一种木糖醇的生产方法，具体涉及一种桉木溶解浆木片预抽提水解液生产木糖醇的方法，包括下述的步骤桉木片预水解，对预水解的水解液进行酸水解，再对水解液脱色、离子交换纯化、浓缩、结晶处理得木糖，再对木糖经过溶解、加氢、脱色纯化、结晶处理得木糖醇，所述的桉木片预水解是在水解塔中进行，预水解之后，将水解液由水解塔中抽提出来，再对水解液进行酸水解。由于上述方法是连续进料，不断水解，从而减少了现有技术中间歇水解工艺需装锅、加酸液、水解、抽提、卸料等复杂的工序，生产效率低的问题，节省了时间，提高了效率。但是上述得到的木糖的纯度较低，很难满足很多特殊场合的需要。
技术实现思路
本专利技术提供了，该方法制备得到的木糖的纯度较高，且该方法制备工艺简单，条件容易控制，适于工业化生产。，包括(I)将木片预水解液浓缩至折光为10-30% ；(2)向步骤⑴得到的浓缩液中加入酸，酸的加入量为浓缩液总重量的O. 1-1. 5%，在120-160°C温度下水解反应O. 5-3小时；(3)将得到的水解物料利用活性炭脱色，活性炭的加入量为水解物料中干物料重量的O. 5-3%，在温度50-80°C下保温20-60min，过滤后的物料通过阳-阴-阳-阴两级连续的离子交换树脂，进行离子交换除盐；(4)向步骤(3)得到的除盐物料中添加氮源和无机盐，所述的氮源与除盐物料的质量体积比为1.0-3.0kg 100L，所述无机盐与除盐物料的质量体积比为O. 15-1. Okg 100L，然后按总料液体积的5-10%加入酵母种子液，进行发酵，发酵温度为20-28 °C，发酵时间为32-48小时；(5)发酵结束后，去除发酵液中的菌体及大分子物质，得到的发酵液依次用活性炭脱色、阳-阴-阳-阴两级连续的离子交换树脂进行脱盐，最后浓缩至折光为50-60%浓缩液； (6)将步骤(5)得到的浓缩液进行SMB (模拟移动床,SimulatedMoving Bed)色谱分离，其中洗脱剂为水，分离剂为色谱分离树脂，分离温度为50-70°C，使物料中木糖的重量百分比含量达到60-85% ；(7)将色谱分离得到的物料用活性炭在温度50-80°C进行脱色，并进一步浓缩，得到折光为75-85%的浓缩物料，然后将浓缩物料进行冷却降温结晶，降温速度O. 5-2 0C /h,降至40-35°C离心分离，得到木糖产物。步骤(I)中，所述的木片预水解液的折光为1_10%，其中，按照重量百分比计，木糖的含量为10-25%，L-阿拉伯糖的含量为4-12%，葡萄糖的含量为8-25%，半乳糖的含量为3-10%，以及其它水和未知糖分，该未知成分对本专利技术没有实质性影响，故在此不再考虑。木片预水解液可由现有方法制备得到，例如，可通过将木片在水中高温蒸煮，进行预水解，然后将预水解后的物料进行过滤，得到的滤液即为木片预水解液。该步骤中，浓缩过程中所需的热量可由木片高温蒸煮过程中产生的废蒸汽提供，进一步降低能耗。浓缩过程可在五效降膜蒸发器中进行。步骤(2)中，所采用的酸为常见的硫酸、盐酸、硝酸、磷酸等，硫酸、盐酸、硝酸、磷酸一般选择市售产品，其中酸的加入量以硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中溶质的量计算。经过步骤(2)酸水解，可将体系中木糖的重量百分比含量从10-25%提高到40-55%。步骤(3)和步骤(5)中，所述的阳-阴-阳-阴两级连续的离子交换树脂中，阳离子交换树脂为钠型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，阴离子交换树脂为OH型弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。步骤(4)中，所述氮源选自酵母膏、酵母粉、玉米浆、硫酸铵、尿素中的一种；优选的氮源为酵母膏或酵母粉。所需无机盐选自无水硫酸镁、七水硫酸镁、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠中的至少一种；优选的无机盐为无水硫酸镁或/和磷酸二氢钾。所选的酵母为普通的啤酒酵母，可选择性的利用葡萄糖和半乳糖作为碳源，而不能利用木糖。所述酵母种子液为薛瓦酵母，酵母种子液的培养方式为逐级培养，平均每级扩大10-20倍。该步骤中，利用发酵方式，主要是除去大部分的葡萄糖和半乳糖。该步骤中，发酵过程中需要不断搅拌发酵物料，并同时通无菌空气。步骤6)中，进行SMB色谱分离的主要目的是出去物料中的L-阿拉伯糖。SMB色谱分离过程中，使用的色谱分离树脂为001X8强酸性(Ca2+)色谱分离树脂。与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在本专利技术采用制备纸浆过程中产生的副产品木片预水解液作为原料，采用传统方法与发酵和SMB色谱分离相结合，在降低木糖制备成本的同时，提高了木糖的纯度，可满足各种场合需要，且制备方法工艺简单，制备参数易于控制。附图说明图I为本专利技术的工艺流程图。图2为实施例I中桉木预水解液的HPLC图谱。图3为实施例I中桉木溶解浆再水解液的HPLC图谱。 图4为实施例I中生物发酵物料的HPLC图谱。图5为实施例I中SMB色谱分离后的HPLC图谱。图6为实施例I中木糖晶体的HPLC图谱。图7为实施例2中桉木预水解液的HPLC图谱。图8为实施例2中桉木预水解液再水解后物料的HPLC图谱。图9为实施例2中生物发酵物料的HPLC图谱。图10为实施例2中SMB色谱分离后的HPLC图谱。图11为实施例2中木糖晶体的HPLC图谱。具体实施例方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例I如图I所示将折光5%、木糖的重量百分比含量为22. 7% (HPLC检测结果如图2，另外其中L-阿拉伯糖的含量为10%，葡萄糖的含量为23%，半乳糖的含量8%，其余为水和未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶解浆木片预水解液制备木糖的方法，包括：(1)将木片预水解液浓缩至折光为10？30％；(2)向步骤(1)得到的浓缩液中加入酸，酸的加入量为浓缩液总重量的0.1？1.5％，在120？160℃温度下水解反应0.5？3小时；(3)将得到的水解物料利用活性炭脱色，活性炭的加入量为水解物料中干物料重量的0.5？3％，在温度50？80℃下保温20？60min，过滤后的物料通过阳？阴？阳？阴两级连续的离子交换树脂，进行离子交换除盐；(4)向步骤(3)得到的除盐物料中添加氮源和无机盐，所述的氮源与除盐物料的质量体积比为1.0？3.0kg∶100L，所述无机盐与除盐物料的质量体积比为0.15？1.0kg∶100L，然后按总料液体积的5？10％加入酵母种子液，进行发酵，发酵温度为20？28℃，发酵时间为32？48小时；(5)发酵结束后，去除发酵液中的菌体及大分子物质，得到的发酵液依次用活性炭脱色、阳？阴？阳？阴两级连续的离子交换树脂进行脱盐，最后浓缩至折光为50？60％浓缩液；(6)将步骤(5)得到的浓缩液进行SMB色谱分离，其中洗脱剂为水，分离剂为色谱分离树脂，分离温度为50？70℃，使物料中木糖的重量百分比含量达到60？85％；(7)将色谱分离得到的物料用活性炭在温度50？80℃进行脱色，并进一步浓缩，得到折光为75？85％的浓缩物料，然后将浓缩物料进行冷却降温结晶，得到木糖产物。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方顺成，郑毅，陈德水，廖承军，郑晓阳，毛晨建，
申请(专利权)人：浙江华康药业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：