專利名稱:使用電滲析和直接回收法從水解產(chǎn)物中經(jīng)濟(jì)地制備木糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備木糖的經(jīng)濟(jì)的方法，通過去除產(chǎn)生大量廢水的過程，例如中和過程與離子凈化過程，該方法不僅是環(huán)境友好型的，而且通過簡化過程而節(jié)約了成本。
背景技術(shù)：
為了從硫酸水解產(chǎn)物中純化含有木糖的有用的糖組分，最常用的是沉淀和離子交換過程。其中，在商業(yè)應(yīng)用中，頻繁且常規(guī)地使用的是離子交換法，因?yàn)樵摲椒ㄋ璧脑O(shè)備成本低。然而，離子交換樹脂的再生過程產(chǎn)生了大量含有高濃度鹽的廢水，因此增加了廢水處理的成本。為此，需要能夠減少使用化學(xué)物質(zhì)并且減少廢水的量的可替代的技術(shù)。
最近，已經(jīng)報道了有效利用資源的新型分離技術(shù)，例如電滲析，作為糖蜜和發(fā)酵液脫鹽方法。韓國專利提前公開號2008-0074687公開了一種通過水解、中和、沉淀、過濾、電滲析和離子交換步驟，從熱帶水果生物質(zhì)制備木糖的方法。電滲析過程的瓶頸在于離子交換膜容易被有機(jī)化合物污染。眾所周知，該污染降低了裝置的效率，并縮短了膜的生命周期。
為了解決上述問題，研究人員嘗試了用水軟化劑或陰離子交換樹脂進(jìn)行預(yù)處理 (日本專利提前公開號Sio 54-67093) 0然而，該方法的工業(yè)應(yīng)用具有局限性，因?yàn)樵摲椒ㄐ枰鄠€預(yù)處理步驟和輔材料，所以成本增加。韓國專利提前公開號2001-0107331是關(guān)于通過電滲析回收乳酸的方法，其公開了一種回收硫酸銨的方法，其優(yōu)勢在于，例如效率優(yōu)勢和環(huán)境優(yōu)勢。然而，在工業(yè)中應(yīng)用時，電滲析仍具有與膜的成本、膜的污染以及長期操作的穩(wěn)定性相關(guān)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了大量研究以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)能夠通過提供可以阻止結(jié)垢的PH范圍來防止由離子交換膜被污染而出現(xiàn)的產(chǎn)量降低，結(jié)垢導(dǎo)致了離子交換膜的污染，由此通過消除例如巨大的初始投資和操作成本而克服電滲析工業(yè)應(yīng)用的限制。此外，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過直接回收法能夠去除離子交換過程，該直接回收法最大化的純化提取物。因此，能夠消除對含有高濃度鹽的廢水處理的負(fù)擔(dān)，由此完成簡單的制備木糖的方法。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種方法，其中通過逆流提取盡可能多的從熱帶水果生物質(zhì)中提取木糖，同時選擇性地分離、回收和再循環(huán)硫酸離子至產(chǎn)生目的有機(jī)物的提取過程中，該目的有機(jī)物能夠被作為結(jié)晶直接回收。
而且，通過防止離子交換膜污染，電滲析裝置可長時間操作，而不需要進(jìn)行化學(xué)清潔。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備木糖的方法，該方法包括以下步驟a) 通過用硫酸水解逆流提取熱帶水果生物質(zhì)以獲得高濃度的木糖提取物；b)調(diào)節(jié)提取物的PH值至1. 5-2. 5，脫色并過濾調(diào)節(jié)了 pH值的提取物；c)在電滲析裝置中使濾液脫鹽；以及 d)再循環(huán)從步驟c)中回收的廢棄的硫酸溶液，返回到步驟a)，然后，濃縮脫鹽的濾液，并直接回收有機(jī)物以獲得木糖結(jié)晶。
當(dāng)使用電滲析裝置和本發(fā)明的直接回收法制備木糖時，能夠降低廢水處理的負(fù)擔(dān)并且通過工藝簡化能夠降低生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明能夠提供一種低污染的木糖制備方法， 其能夠降低原料成本，并有助于防止環(huán)境污染。


圖1示出了使用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的中和、離子交換和電滲析制備木糖的方法的流程圖，與使用電滲析和根據(jù)本發(fā)明的直接回收法制備木糖的簡化的方法的流程圖之間的比較；
圖2示出了通過電滲析過程分離有機(jī)物和硫酸并再循環(huán)回收的硫酸，同時直接結(jié)晶有機(jī)物而制備木糖的發(fā)明過程的細(xì)節(jié)圖；
圖3示出了用于本發(fā)明的多級逆流提取的詳細(xì)的流程圖；
圖4示出了用于本發(fā)明的電滲析裝置隨著時間推移的電導(dǎo)率的變化。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種制備木糖的方法，該方法包括以下步驟a)通過用硫酸水解逆流提取熱帶水果生物量以獲得高濃度的木糖提取物；b)調(diào)節(jié)提取物的pH值至1. 5-2. 5，脫色并過濾調(diào)節(jié)了 PH值的提取物；c)在電滲析裝置中使濾液脫鹽；以及d)再循環(huán)從步驟c) 中回收的廢棄的硫酸溶液，返回到步驟a)，濃縮脫鹽的濾液，并直接回收有機(jī)物以獲得木糖結(jié)晶，而不進(jìn)行額外的離子純化和脫色。
在圖2中示出了本發(fā)明的制備木糖的方法，以下將參照附圖詳細(xì)說明。
參照圖2，熱帶水果生物質(zhì)(9)可以是干椰子殼、棕櫚殼或油棕櫚空果串(OPEFB)。
本發(fā)明的方法中的水解可以通過以下過程進(jìn)行向熱帶水果生物質(zhì)(9)添加 2，000-50, OOOppm的硫酸溶液(10)，并使混合物在100-200°C的溫度下、O-lOkgf/cm2的反應(yīng)壓力下反應(yīng)0. 5-10小時。
在上述水解條件下進(jìn)行熱帶水果生物質(zhì)的提取，可以使用如圖2所示的提取器進(jìn)行逆流提取。
通過逆流提取獲得的提取物(11)的糖含量的比率為為分離的混合水解產(chǎn)物的重量的 60-90 %，優(yōu)選 80-90 %。
使用活性炭使提取物(11)脫色，并通過壓力過濾器或超濾裝置( 過濾，以去除懸浮物。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，壓力過濾器或超濾裝置( 包括具有0.5μπι孔徑的濾布。
調(diào)節(jié)去除懸浮物的濾液(12)的pH值至1.5-2. 5。進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)的目的是為了防止在水解產(chǎn)物中形成水垢，該水解產(chǎn)物含有蛋白質(zhì)、色素和腐殖質(zhì)，它們會污染電滲析膜。
從步驟c)中回收的廢棄硫酸溶液(1 再循環(huán)進(jìn)入提取步驟a)，這樣其可以在再接下來的提取過程中連續(xù)地再利用。添加硫酸至濃度為2，000-4, OOOppm時，可以再次使用回收的硫酸溶液，優(yōu)選地，硫酸的最終濃度為25，OOOppm。[0023]在步驟b)中，調(diào)節(jié)了 pH值并脫色的濾液(12)被引入到電滲析裝置(3)的稀釋容器中，然后脫鹽，直到有機(jī)物(14)的傳導(dǎo)率達(dá)到l，500uS/cm或更低，優(yōu)選l，000uS/cm或更低。
將脫鹽的有機(jī)物(14)輸送到濃縮器中，將其濃縮至50-70BX的糖濃度。然后，通過直接回收法真空結(jié)晶或冷結(jié)晶獲得的濃縮物(15)，由此制備木糖，直接回收過程可以通過三個階段(5、6和7)進(jìn)行。
以下，將參照實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1 硫酸水解產(chǎn)物的制備
椰子殼、棕櫚殼或油棕櫚空果串(OPEFB)被研磨為0. 5_5. Ocm2的平均面積或 0. 1-5. Ocm的平均長度，然后在40-80°C的溫度下干燥12- 小時。
將2，000-50，OOOppm的硫酸加入到IOOg的干的椰子殼、棕櫚殼或油棕櫚空果串 (OPEFB)中，在100-200°C的反應(yīng)溫度、0-10kgf/cm2的反應(yīng)壓力下進(jìn)行酸水解0. 5-10小時， 其中酸水解溶劑和生物質(zhì)的混合比率為1:1-1: 20。
[表 1]
水解產(chǎn)物中木糖的糖濃度和電導(dǎo)率的測量結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種通過使用硫酸水解熱帶水果生物質(zhì)制備木糖的方法，其包括以下步驟a)通過用硫酸水解逆流提取熱帶水果生物質(zhì)以獲得提取物；b)調(diào)節(jié)提取物的pH至1.5-2. 5，脫色并過濾調(diào)節(jié)了 pH值的提取物以獲得濾液；c)在電滲析裝置中使濾液脫鹽；以及d)回再循環(huán)從步驟c)中回收的廢棄的硫酸溶液，返回到步驟a)，濃縮并直接回收脫鹽的有機(jī)物以獲得木糖結(jié)晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中將廢棄的硫酸溶液再循環(huán)到步驟a)之前，向從步驟c)中回收的廢棄硫酸溶液中加入2，000-4, OOOppm的硫酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中步驟b)中濾液的木糖濃度是80%或更高。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中使步驟c)中濾液脫鹽，直到濾液的電導(dǎo)率達(dá)到 1, 000uS/cm 或更低。
專利摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境友好、簡單且經(jīng)濟(jì)的制備木糖的方法。該方法包括以下步驟a)通過用硫酸水解逆流提取熱帶水果生物質(zhì)以獲得高濃度的木糖提取物；b)調(diào)節(jié)提取物的pH至1.5-2.5，脫色并過濾調(diào)節(jié)了pH的提取物；c)在電滲析裝置中使濾液脫鹽；以及d)再循環(huán)從步驟c)中回收的廢棄的硫酸溶液，返回到步驟a)，然后，濃縮并直接回收脫鹽的濾液以獲得木糖結(jié)晶。
文檔編號C12P7/18GKCN102597253SQ200980162211
公開日2012年7月18日 申請日期2009年10月30日
發(fā)明者孫大鎬, 安準(zhǔn)甲, 樸承源, 李東訓(xùn), 李康杓, 李柱恒, 李韻和, 池氶培, 金成俌, 金澤范 申請人:Cj第一制糖株式會社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan