从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法

专利名称：从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法(一)、所属领域本发明涉及的是一种农作物秸秆的利用方法，具体地说是一种提取农作物秸秆中的有效成份的方法。(二)、背景技术农作物秸秆的主要化学成份是纤维素、多缩戊糖、木质素等。不同的农作物秸秆中各化学成份的含量有所不同。但上述三种物质的总量基本保持在70％左右。随着科学技术的发展，已经出现了多种农作物秸秆的利用方法。其中利用农作物秸秆提取木糖和木糖醇就是其中的一种。但是已有的利用农作物秸秆提取木糖和木糖醇的方法存在着多种不足之处，主要体现在1、农作物秸秆中不仅含纤维素、多缩戊糖、木质素等有利用价值的成份，还含有蛋白质、淀粉、脂肪、果胶、色素、金属离子、无机盐、单宁以及化肥和农药等成份，已有的利用方法，不能将这些成份去除，得到的产品的质量低、生产成本高。2、由于不能将淀粉等成份去除，淀粉在高温下会转化成葡萄糖而影响木糖的质量，所以已有的方法采用的都是低温水解方法，不仅水解效果差、速度慢，而且必须加入高浓度的酸液才能进行水解，这样又带来了水解液中酸液的处理问题，由此在水解后必须进行中和处理，增加了成本。3、水解不能连续进行，效率低。以及采用活性炭脱色成本高等。(三)、发明内容本发明的目的在于提供一种可以使木糖和木糖醇产品的质量大大提高，生产成本大大降低的从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法。本发明的目的是这样实现的以农作物秸秆为原料；将原料粉碎，加入原料重量4-6倍的水，在125-135℃温度下蒸煮1.5-2.5小时；用75-85℃的热水洗涤3-5次；加入原料重量2-4倍的浓度为0.65-0.75％的酸溶液，在105-115℃温度进行水解处理，至木糖浓度达到8-10％；过滤；采用树脂进行脱色；采用离子交换树脂进行离子交换处理；在0.09Mpa、小于等于75℃的条件下进行蒸发浓缩处理；冷却至60℃，喷雾干燥得到木糖产品。本发明的方法还可以包括这样一些技术特征1、在水解之后向其中通入高压氢气。使木糖转化成木糖醇。2、所述的农作物秸秆是玉米芯。3、所述的水解处理是3-4个串联的水解罐中进行的连续水解处理，经沅涤后的原料先加入到初级水解罐在一次转运到下一级水解罐，水解液从末级水解罐依次向上一级水解罐回转，从初级水解罐引出的水解液进入过滤工序。4、所述的过滤是真空吸滤与板框过滤机相结合。各种农作物秸秆中纤维素、多缩戊糖、木质素等的总含量在70％左右，但不同的农作物秸秆中各种具体成份的含量是有所区别的。固虽然多种农作物秸秆均可作为提取木糖和木糖醇的原料，但不同的农作物秸秆所得到的效果会有所不同。玉米芯中多缩戊糖的含量可达到一个新的水平5-40％，而稻壳、稻草中多缩戊糖的含量只在22％与19％，所以本发明将玉米芯作为提取木糖和木糖醇的优选原料。本发明的高温水蒸煮和高温水洗工序，可将农作物秸秆中所含有的蛋白质、淀粉、脂肪、果胶、色素、金属离子、无机盐、单宁以及化肥和农药的残留物等对提取木糖和木糖醇无用或者是不利的物质清除，特别是去除了其中的淀粉，避免了在解过程中淀粉转化成葡萄糖，便于采用高温、低酸浓度的水解工艺；采用了高温、低酸度连续水解工艺，使多缩戊糖的水解率大大提高，减少木糖的损失，提高木糖的提取率，特别是省略了水解后的中和工序，简化了工艺、降低了成本、减少了环境污染；本发明采用树脂脱色、树脂离子交换，减少了其它提取方法中的中和工序；采用了喷雾干燥的干燥方法，用清洁干燥的热风带走水份，得到颗粒细小的木糖产品，结晶速度快，可以节省结晶时间30小时以上。本发明通过对提取工艺的优化选择、调配，使产品质量大大提高，得到的木糖纯度可达到90％以上，且其中不含有葡萄糖，可达到国际标准木糖标准。水解后可以采用高压加氢工艺可以将水解得到的木糖转化成木糖醇。本发明的方法的木糖得率可高达成25％以上，4吨玉米芯可产木糖1吨以上。生产成本低，比其它生产方法的生产成本下降2/3。本发明的方法同时可以使的建设投资大大降低。(四)、具体实施方案下面举例对本发明做更详细的描述以农作物秸秆为原料；将原料粉碎，加入原料重量4-6倍的水，在125-135℃温度下蒸煮1.5-2.5小时；用75-85℃的热水洗涤3-5次；加入原料重量2-4倍的浓度为0.65-0.75％的硫酸溶液，在105-115℃温度进行水解处理，至木糖浓度达到8-10％。水解处理是3-4个串联的水解罐中进行的连续水解处理，经洗涤后的原料先加入到初级水解罐在一次转运到下一级水解罐，水解液从末级水解罐依次向上一级水解罐回转，从初级水解罐引出的水解液进入过滤工序；过滤；采用树脂进行脱色，树脂最好采用大孔径季胺型阴离子树脂；采用离子交换树脂进行离子交换处理，离子交换树脂最好选用沈阳有机化工厂生产的MT1、MT2型木糖专用树脂；在0.09Mpa、小于等于75℃的条件下进行蒸发浓缩处理；冷却至60℃，喷雾干燥得到木糖产品。以玉米芯为原料；将原料粉碎至粒径在1-3mm，加入原料重量4倍的水，在130℃温度下蒸煮2小时；用80℃的热水洗涤4次；加入原料重量3倍的浓度为0.70％的硫酸溶液作为水解液，在110℃温度进行水解处理，至木糖浓度达到8-10％，水解处理是3个串联的水解罐中进行的连续水解处理，经洗涤后的原料先加入到初级水解罐在一次转运到下一级水解罐，水解液从末级水解罐依次向上一级水解罐回转，从初级水解罐引出的水解液进入过滤工序；用真空吸滤与板框过滤机相结合进行过滤；采用树脂进行脱色；采用离子交换树脂进行离子交换处理；在0.09Mpa、小于等于75℃的条件下进行蒸发浓缩处理；冷却至60℃，喷雾干燥得到产品。以玉米芯为原料；将原料粉碎至粒径在1-3mm，加入原料重量4倍的水，在130℃温度下蒸煮2小时；用80℃的热水洗涤4次；加入原料重量3倍的浓度为0.70％的硫酸溶液作为水解液，在110℃温度进行水解处理，至木糖浓度达到8-10％，水解处理是3个串联的水解罐中进行的连续水解处理，经洗涤后的原料先加入到初级水解罐在一次转运到下一级水解罐，水解液从末级水解罐依次向上一级水解罐回转，从初级水解罐引出的水解液进入过滤工序；在水解之后向其中通入高压氢气，氢气的温度在70-75个大气压；用真空吸滤与板框过滤机相结合进行过滤；采用树脂进行脱色；采用离子交换树脂进行离子交换处理；在0.09Mpa、小于等于75℃的条件下进行蒸发浓缩处理；冷却至60℃，喷雾干燥得到木糖醇产品。权利要求1.一种从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法，其特征是1.1、以农作物秸秆为原料；1.2、将原料粉碎，加入原料重量4-6倍的水，在125-135℃温度下蒸煮1.5-2.5小时；1.3、用75-85℃的热水洗涤3-5次；1.4、加入原料重量2-4倍的浓度为0.65-0.75％的酸溶液，在105-115℃温度进行水解处理，至木糖浓度达到8-10％；1.5、过滤；1.6、采用脱色树脂进行脱色；1.7、采用离子交换树脂进行离子交换处理；1.8、在0.09Mpa、小于等于75℃的条件下进行蒸发浓缩处理；1.9、冷却至60℃，喷雾干燥得到木糖产品。2.根据权利要求1所述的从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法，其特征是在水解之后向其中通入高压氢气。3.根据权利要求1、2所述的从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法，其特征是所述的农作物秸秆是玉米芯。4.根据权利要求1、2所述的从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法，其特征是所述的水解处理是在3-4个串联的水解罐中进行的连续水解处理，经洗涤后的原料先加入到初级水解罐再依次转运到下一级水解罐，水解液从末级水解罐依次向上一级水解罐回转，从初级水解罐引出的水解液进入过滤工序。5.根据权利要求3所述的从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法，其特征是所述的水解处理是在3-4个串联的水解罐中进行的连续水解处理，经洗涤后的原料先加入到初级水解罐再依次转运到下一级水解罐，水解液从末级水解罐依次向上一级水解罐回转，从初级水解罐引出的水解液进入过滤工序。6.根据权利要求1、2所述的从农作物秸秆中提取木糖及格木糖醇的方法，其特征是所述的过滤是真空吸滤与板框过滤机相结合。7.根据权利要求3所述的从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法，其特征是所述的过滤是真空吸滤与板框过滤机相结合。8.根据权利要求4所述的从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法，其特征是所述的过滤是真空吸滤与板框过滤机相结合。9.根据权利要求3所述的从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法，其特征是所述的过滤是真空吸滤与板框过滤机相结合。全文摘要本发明涉及的是一种从农作物秸秆中提取木糖及木糖醇的方法。以农作物秸秆为原料；将原料粉碎，加入原料重量4－6倍的水，在125－135℃温度下蒸煮1.5－2.5小时；用75－85℃的热水洗涤3－5次；加入原料重量2－4倍的浓度为0.65－0.75％的酸溶液，在105－115℃温度进行水解处理，至木糖浓度达到8－10％；过滤；采用树脂进行脱色；采用离子交换树脂进行离子交换处理；在0.09Mpa、小于等于75℃的条件下进行蒸发浓缩处理；冷却至60℃，喷雾干燥得到产品。本发明的方法具有产品的质量好、产量高、生产成本低、投资少等优点。文档编号C07C31/26GK1515578SQ0311085公开日2004年7月28日 申请日期2003年1月10日 优先权日2003年1月10日发明者郑庆义 申请人:郑庆义, 翟毓礼, 李长令