一種木糖生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能糖生產(chǎn)領(lǐng)域，具體地說是一種木糖生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的木糖生產(chǎn)中需要用硫酸對富含多縮戊糖的植物纖維(如玉米芯等)的進(jìn)行水解，硫酸根離子的去除通常使用中和沉淀法及離子交換法，然而中和沉淀法引入的鈣離子降低了陽離子交換樹脂的交換量，同時殘留的鈣鹽沉淀富集在樹脂中堵塞樹脂孔徑，影響樹脂性能及使用壽命。離子交換法會產(chǎn)生大量的含酸堿的廢水，增加了污水處理成本。
[0003]電滲析設(shè)備用于脫鹽的技術(shù)已日趨成熟，在木糖生產(chǎn)中的應(yīng)用也有見于學(xué)術(shù)論文，然而卻無一家企業(yè)真正應(yīng)用與木糖生產(chǎn)。其主要原因是技術(shù)瓶頸的限制，木糖水解液中有機(jī)雜質(zhì)、有機(jī)酸、色素含量多而雜，容易污染離子交換膜，使電滲析膜表面結(jié)垢，產(chǎn)生極化現(xiàn)象嚴(yán)重造成電滲析使用壽命縮短、脫鹽效率降低、影響穩(wěn)定性及增加電耗。另外，電滲析濃水中含有硫酸鹽，直接循環(huán)用于水解會導(dǎo)致鹽分的累積，造成水解不充分，電滲析電耗增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種木糖生產(chǎn)工藝。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的，該木糖生產(chǎn)工藝步驟如下:
a)水解:富含多縮戊糖的植物纖維經(jīng)預(yù)處理后加入質(zhì)量百分比濃度為1.0-1.5%的稀硫酸溶液進(jìn)行水解反應(yīng)，濾出液體得到水解液；
b)脫色除雜:用活性炭或脫色樹脂將水解液脫色至透光20%-80%后，優(yōu)選30%-60%，經(jīng)膜過濾設(shè)備過濾除雜；
c)濃縮脫色:將過濾除雜后的水解液濃縮后，脫色至透光60%-90%獲得料液，將膜濃縮設(shè)備透過液用于電滲析濃水室進(jìn)水；
d)脫鹽:使用電滲析及離子交換樹脂對料液進(jìn)行脫鹽處理，電滲析濃水循環(huán)用于步驟a)的水解步驟；
e)濃縮、結(jié)晶、離心:將料液濃縮至折光80%后進(jìn)入結(jié)晶槽結(jié)晶，然后離心出母液得到晶體木糖。
[0006]所述的步驟b)中膜過濾設(shè)備為一級膜過濾與二級膜過濾串聯(lián)使用，其中一級膜過濾為超濾膜，截流分子量為1000-500()Da;二級膜過濾為納濾膜，截流分子量為400-1000Dao
[0007]所述的一級膜過濾后的截流液循環(huán)過濾1-4次，每次過濾前用去離子水稀釋1-4倍；二級膜過濾后的截流液循環(huán)過濾2-4次，每次過濾前用去離子水稀釋1-3倍。
[0008]所述的步驟c)中水解液先用膜濃縮設(shè)備濃縮至折光8%-15%，優(yōu)選10%，再用多效蒸發(fā)器濃縮至折光20%-50%，優(yōu)選30%。
[0009]所述的膜濃縮設(shè)備為耐酸材質(zhì)納濾膜，截流分子量為100_200Da。
[0010]所述的步驟d)中料液電滲析脫鹽至電導(dǎo)300-2000 μ s/cm (優(yōu)選500 ys/cm和1000 μ s/cm),離子交換樹脂脫鹽至電導(dǎo)5-50 μ s/cm。
[0011]本發(fā)明的一種木糖生產(chǎn)工藝和現(xiàn)有技術(shù)相比，解決了現(xiàn)有技術(shù)中中和、離子交換污水處理成本高、電滲析在木糖生產(chǎn)中出現(xiàn)的使用壽命短、脫鹽效率低、穩(wěn)定性差及電耗高的問題；具有以下有益效果:
I)用活性炭或脫色樹脂與多級膜過濾配合使用，避免了單獨使用活性炭或脫色樹脂造成的成本高、單獨使用膜過濾使膜性能衰減快的缺點，并通過大量實驗找出了兩者之間的最佳平衡點，使成本最低、脫色處雜效果最好，去除了水解液中大部分的膠體蛋白、色素等雜質(zhì)，保證后續(xù)電滲析和離子交換脫鹽處理效率，減輕對電滲析的污染和結(jié)垢現(xiàn)象、降低電耗。
[0012]2)優(yōu)化了膜濃縮設(shè)備選型，優(yōu)選耐酸性納濾膜元件，在濃縮糖液的同時，濾出大部分有機(jī)酸，使后續(xù)離子交換步驟負(fù)擔(dān)減輕。與反滲透膜元件相比具有通量大、效率高、運行壓力低、耗電少，兼具濃縮與除雜的功能。
[0013]3)優(yōu)化了工藝步驟，將濃縮步驟放在脫鹽步驟前，利用有機(jī)酸的揮發(fā)性，使料液在進(jìn)電滲析之前通過蒸發(fā)濃縮進(jìn)一步去除殘留的有機(jī)酸，減輕電滲析和離子交換脫鹽的負(fù)擔(dān)，減少離子交換的污水排放，同時濃縮后硫酸濃度提高，使電滲析設(shè)備脫鹽效率高、節(jié)省水和電，實現(xiàn)一舉多得。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
向水解釜投入玉米芯1000kg，加入質(zhì)量百分比濃度為1.0%的硫酸稀溶液5000kg，在溫度120°C條件下水解2h，排出水解液；用脫色樹脂將水解液脫色至透光60%后，進(jìn)入截流分子量為3000Da的一級膜過濾，截流液再循環(huán)過濾3次，每次循環(huán)過濾前用去離子水稀釋I倍；一級膜過濾透過液進(jìn)入截流分子量為SOODa 二級膜過濾，截流液循環(huán)過濾3次，每次循環(huán)過濾前用去離子水稀釋I倍；二級膜過濾透過液進(jìn)入膜濃縮設(shè)備濃縮至折光10%，截流分子量為10Da的耐酸材質(zhì)納濾膜的透過液用于電滲析進(jìn)水，濃縮液再用多效蒸發(fā)器濃縮至折光30%后用活性炭脫色至透光75%，脫色后的料液進(jìn)入電滲析脫鹽至電導(dǎo)500 μ s/cm，再用陰陽陰串聯(lián)的離子交換樹脂脫鹽至電導(dǎo)10 μ s/cm，濃縮至折光80%后進(jìn)入結(jié)晶槽結(jié)晶，離心出母液得到晶體木糖實施例2:
向水解釜投入蔗渣4t，加入質(zhì)量百分比濃度為1.5%的硫酸稀溶液24t，在溫度110°C條件下水解3h，板框濾出水解液；用脫色樹脂將水解液脫色至透光20%后，進(jìn)入截流分子量為5000Da的一級膜過濾，截流液再循環(huán)過濾2次，每次循環(huán)過濾前用去離子水稀釋3倍；一級膜過濾透過液進(jìn)入截流分子量為100Da 二級膜過濾，截流液循環(huán)過濾4次，每次循環(huán)過濾前用去離子水稀釋2倍；二級膜過濾透過液進(jìn)入膜濃縮設(shè)備濃縮至折光15%，截流分子量為200Da的耐酸材質(zhì)納濾膜的透過液用于電滲析濃水進(jìn)液，濃縮液再用多效蒸發(fā)器濃縮至折光20%后用脫色樹脂脫色至透光60%，脫色后的料液進(jìn)入電滲析脫鹽至電導(dǎo)lOOOys/cm，再用陰陽陰串聯(lián)的離子交換樹脂脫鹽至電導(dǎo)20 μ s/cm，濃縮至折光80%后進(jìn)入結(jié)晶槽結(jié)晶，離心出母液得到晶體木糖。
[0015]實施例3:
向水解釜投入玉米芯3t，加入質(zhì)量百分比濃度為1.0%的硫酸稀溶液21t，在溫度125°C條件下水解2.5h，板框濾出水解液；用活性炭將水解液脫色至透光80%后，進(jìn)入截流分子量為2500Da的一級膜過濾，截流液循環(huán)過濾4次，每次循環(huán)過濾前用去離子水稀釋I倍；一級膜過濾透過液進(jìn)入截流分子量為400Da 二級膜過濾系統(tǒng)過濾，截流液再循環(huán)過濾3次，每次循環(huán)過濾前用去離子水稀釋2倍；二級膜過濾透過液進(jìn)入膜濃縮設(shè)備濃縮至折光8%，截流分子量為150Da的耐酸材質(zhì)納濾膜的透過液用于電滲析濃水進(jìn)液，濃縮液再用多效蒸發(fā)器濃縮至折光50%后用脫色樹脂脫色至透光90%，脫色后的料液進(jìn)入電滲析脫鹽至電導(dǎo)2000 μ s/cm，再用陰陽陰串聯(lián)的離子交換樹脂脫鹽至電導(dǎo)50 μ s/cm，濃縮至折光80%后進(jìn)入結(jié)晶槽結(jié)晶，離心出母液得到晶體木糖。
[0016]實施例4:
向水解釜投入玉米芯2t，加入質(zhì)量百分比濃度為1.0%的硫酸稀溶液8t，在溫度125°C條件下水解2.5h，板框濾出水解液；用活性炭將水解液脫色至透光30%后，進(jìn)入截流分子量為100Da的一級膜過濾，截流液循環(huán)過濾I次，每次循環(huán)過濾前用去離子水稀釋4倍；一級膜過濾透過液進(jìn)入截流分子量為400Da 二級膜過濾系統(tǒng)過濾，截流液再循環(huán)過濾2次，每次循環(huán)過濾前用去離子水稀釋3倍；二級膜過濾透過液進(jìn)入膜濃縮設(shè)備濃縮至折光8%，截流分子量為10Da的耐酸材質(zhì)納濾膜的透過液用于電滲析濃水進(jìn)液，濃縮液再用多效蒸發(fā)器濃縮至折光30%后用脫色樹脂脫色至透光80%，脫色后的料液進(jìn)入電滲析脫鹽至電導(dǎo)300 μ s/cm,再用陰陽陰串聯(lián)的離子交換樹脂脫鹽至電導(dǎo)5 μ s/cm,濃縮至折光80%后進(jìn)入結(jié)晶槽結(jié)晶，離心出母液得到晶體木糖。
[0017]上述木糖生產(chǎn)工藝解決了現(xiàn)有技術(shù)中中和、離子交換污水處理成本高、電滲析在木糖生產(chǎn)中出現(xiàn)的使用壽命短、脫鹽效率低、穩(wěn)定性差及電耗高的問題；優(yōu)化了膜濃縮設(shè)備選型和工藝步驟，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[0018]通過上面【具體實施方式】，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易的實現(xiàn)本發(fā)明。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于上述的幾種【具體實施方式】。在公開的實施方式的基礎(chǔ)上，所述技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可任意組合不同的技術(shù)特征，從而實現(xiàn)不同的技術(shù)方案。
【主權(quán)項】
1.一種木糖生產(chǎn)工藝，其特征在于，該木糖生產(chǎn)工藝步驟如下: a)水解:富含多縮戊糖的植物纖維經(jīng)預(yù)處理后加入質(zhì)量百分比濃度為1.0-1.5%的稀硫酸溶液進(jìn)行水解反應(yīng)，濾出液體得到水解液； b)脫色除雜:用活性炭或脫色樹脂將水解液脫色至透光20%-80%后，經(jīng)膜過濾設(shè)備過濾除雜； c)濃縮脫色:將過濾除雜后的水解液濃縮后，脫色至透光60%-90%獲得料液，將膜濃縮設(shè)備透過液用于電滲析濃水室進(jìn)水； d)脫鹽:使用電滲析及離子交換樹脂對料液進(jìn)行脫鹽處理，電滲析濃水循環(huán)用于步驟a)的水解步驟； e)濃縮、結(jié)晶、離心:將料液濃縮至折光80%后進(jìn)入結(jié)晶槽結(jié)晶，然后離心出母液得到晶體木糖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木糖生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的步驟b)中膜過濾設(shè)備為一級膜過濾與二級膜過濾串聯(lián)使用，其中一級膜過濾為超濾膜，截流分子量為1000-5000Da ; 二級膜過濾為納濾膜，截流分子量為400_1000Da。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種木糖生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的一級膜過濾后的截流液循環(huán)過濾1-4次，每次過濾前用去離子水稀釋1-4倍；二級膜過濾后的截流液循環(huán)過濾2-4次，每次過濾前用去離子水稀釋1-3倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木糖生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的步驟c)中水解液先用膜濃縮設(shè)備濃縮至折光8%-15%，再用多效蒸發(fā)器濃縮至折光20%-50%。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種木糖生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的膜濃縮設(shè)備為耐酸材質(zhì)納濾膜，截流分子量為100-200Da。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種木糖生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的步驟d)中料液電滲析脫鹽至電導(dǎo)300-2000 μ s/cm，離子交換樹脂脫鹽至電導(dǎo)5_50 μ s/cm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種木糖生產(chǎn)工藝，該木糖生產(chǎn)工藝步驟如下：富含多縮戊糖的植物纖維經(jīng)預(yù)處理后加入質(zhì)量百分比濃度為1.0-1.5%的稀硫酸溶液進(jìn)行水解反應(yīng)，濾出液體得到水解液；用活性炭或脫色樹脂將水解液脫色至透光20%-80%后，經(jīng)膜過濾設(shè)備過濾除雜；將過濾除雜后的水解液經(jīng)膜濃縮設(shè)備濃縮后，脫色至透光60%-90%獲得料液，將膜濃縮設(shè)備透過液用于電滲析濃水室進(jìn)水；使用電滲析及離子交換樹脂對料液進(jìn)行脫鹽處理，電滲析濃水循環(huán)用于水解步驟；將料液濃縮至折光80%后進(jìn)入結(jié)晶槽結(jié)晶，然后離心出母液得到晶體木糖。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中中和、離子交換污水處理成本高、電滲析在木糖生產(chǎn)中出現(xiàn)的使用壽命短、脫鹽效率低、穩(wěn)定性差及電耗高的問題。
【IPC分類】C13K13/00
【公開號】CN105219892
【申請?zhí)枴緾N201510800633
【發(fā)明人】孫魯, 李毅, 邱學(xué)良, 曹玉華, 沈麗麗, 張瑞瑞, 孫艷
【申請人】山東福田藥業(yè)有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年11月19日