一种用玉米苞叶生产木糖醇的方法

专利名称：一种用玉米苞叶生产木糖醇的方法技术领域：本发明涉及一种木糖醇的生产方法，特别涉及一种用玉米苞叶生产木糖醇的方法。该方法的工艺步骤及原理如下(1)将玉米苞叶进行粉碎，并在粉碎前后将其中的杂质除去；(2)将粉碎后的玉米苞叶进行第一次水洗、酸洗、第二次水洗，该工序可去除原料中的尘土杂质并可使水解液的纯度相对提高；(3)将处理过的玉米苞叶进行水解制取木糖，水解时的工艺条件为温度100～130℃，其中，100～125为优选温度，100～106为最佳温度；时间为2～3小时；催化剂为盐酸(HCI)、盐酸浓度为1％，固液比为1∶10，压力为常压；水解的原理是玉米苞叶中含有多缩戊糖，其结构式为 这可看成是一个环戊糖分子的半缩醛基与另一环戊糖分子的四个碳原子上的羟基经脱水缩合而成的多聚物，即半纤维素，多缩戊糖不溶于水，也没有甜味，在有酸的水溶液中加热会溶解进一步水解，即加水分解成为很多单个分子的戊糖即木糖，其反应式如下(4)利用阴离子交换树脂除去木糖液中的酸，该阴离子交换树脂采用三聚氰氨—胍—甲醛树脂，再生时采用氨水，使再生废液含有氯化铵，以作农用灌溉；(5)利用活性炭去除木糖溶液中的色素以及一部分含氮物质，避免在后续的催化加氢时催化剂中毒；该脱色工序中的工艺条件为温度80℃、保温搅拌速度37转/分、活性炭用量10％(相对糖)、脱色液质量为透光度80％以上；该活性炭为粉状与颗粒状的混合物；其中的粉状物占63.6％～66.7％；(6)蒸发去除木糖液中的水份；工艺条件为温度60℃以下，真空度0.85atm以上，时间为6～9小时；(7)用离子树脂对蒸发后的木糖进行净化提纯，一般蒸发后的木糖纯度只有85％左右，为了保证氢化用木糖的纯度，对其进行提纯到纯度95％以上；所用的阴离子树脂为三聚氰氨树脂(AH-1)，交换容量为2.4毫克当量/克，比容为2.2～2.8毫升/克，颗粒度为0.3～2.0毫米； 所用的阳离子树脂为732#磺酸型树脂(苯乙烯—二乙烯苯强酸树脂)，交换容量1.1～1.5毫克当量/克，颗粒度0.25～2.0毫米；(8)木糖氢化制取木糖醇，其反应式为 反应的工艺条件为压力6.5～8.0Mpa，反应温度110～130℃；催化剂为兰尼镍，其加入量为3～6％；溶液的pH值为7.5～8，反应时间为60分钟；最佳工艺条件为温度为120℃，压力为7.5Mpa，反应时间为60分钟，催化剂用量6％，木糖平均转化率为99.23％，平均收率为90.59％。本发明的优点和积极效果一、原料色素的含量低在我国，传统的木糖醇生产原料是以玉米芯为主，由于玉米芯的色度平均值为1.1司登米尔，玉米苞叶的色泽平均值为0.6司登米尔，二者的色素含量差别使脱色工艺脱色剂的用量大大减少，为后续工艺的净化减轻负担。目前脱色剂的价格均比较高，企业生产中，脱色剂的费用几乎占全部原材料费用的50％。由此可见，以玉米苞叶为原料则明显提高了企业的经济效益。二、温度、压力的影响该方法是在常压、温度为100～130℃的条件下进行水解的，而传统的生产是在加压下进行的，木糖溶液中的色泽，随着温度的上升而成10倍的增加，温度不变，酸的浓度增加，色泽虽有增加，但增加幅度较小，且水解液的质量较好。所以，酸浓度宁可高一些，也不可使温度高，因此，常压水解能够大大降低脱色剂的用量。另外，加压水解的设备投资也要大于常压水解设备。三、原料比表面积的影响原料玉米芯和玉米苞叶的比表面积间存在着较大差异，玉米芯的比表面积为4cm/g，玉米苞叶的比表面积为220cm/g，在预处理和水解工艺上，具有显著的不同效果，玉米苞叶比表面积大，与催化剂作用时，易于水解透，传质传热效果明显，能够缩短催化时间。四、虽然人们认为盐酸(HCI)比硫酸(H2SO4)对设备的腐蚀性大，但盐酸(HCI)的催化活性远远大于硫酸(H2SO4)的催化活性，在使用量上，盐酸(HCI)的浓度为硫酸(H2SO4)浓度的1/2，而二者的售价几乎相同，因此盐酸(HCI)水解在经济上是具有优势的。五、中和方法的不同传统的中和方法是以CaCO3为中和剂，这种方法使水解液中灰份增加，胶体增加，降低了溶液的质量，使下一步净化增加了负担，特别在蒸发时，产生严重的结垢，影响蒸发的正常进行，大大增加了蒸发用汽的消耗。另外还会产生中和过程的副作用，即中和时的过碱区，这样会加深中和液的色泽并增加糖分的分解和损失，特别是在温度高，时间长时更为严重，而离子交换法则避免了这些问题的出现。(6)蒸发去除木糖液中的水份；工艺条件为温度60℃以下，真空度0.85atm以上，时间为6～9小时；(7)用三聚氰氨树脂(AH-1)提纯木糖；(8)木糖氢化制取木糖醇，反应的工艺条件为压力6.5Mpa，反应温度为110℃，催化剂为兰尼镍，其加入量为3％，溶液的pH值为7.5。实施例2按所述的相同步骤重复进行实施例1，但不同的是，步骤(3)的工艺条件为温度130℃，水解时间3小时；步骤(6)中的时间为9小时；步骤(7)中所用的树脂为732#磺酸型(苯乙烯—二乙烯苯强酸树脂)；步骤(8)中的工艺条件为压力为8.0Mpa，反应温度为130℃，兰尼镍的加入量为5％；溶液的pH值为8。实施例3按所述的相同步骤重复进行实施例1，但不同的是，步骤(3)的工艺条件为温度106℃，水解时间为2小时；步骤(6)中的蒸发时间为7.5小时；步骤(8)中的工艺条件为压力为7.5Mpa，反应温度为120℃，反应时间为60分钟，兰尼镍的加入量为6％；实施例4按所述的相同步骤重复进行实施例3，但不同的是步骤(7)中所用的树脂为732#磺酸型树脂(苯乙烯—二乙烯苯强酸树脂)。上述四实施例，其木糖的平均转化率为99.23％，平均收率为90.5％。权利要求1.一种用玉米苞叶生产木糖醇的方法，该方法依序包括以下步骤(1)将玉米苞叶进行粉碎，并在粉碎前后将其中的杂质除去；(2)将粉碎后的玉米苞叶进水—酸—水处理；(3)将处理过的玉米苞叶进行水解制取木糖，所用的催化剂为盐酸；(4)利用阴离子交换树脂除去木糖液中的酸；(5)利用活性炭去除木糖溶液中的色素及一部分含氮物质；(6)蒸发去除木糖液中的水份；(7)用离子树脂对蒸发后的木糖进行净化提纯；(8)木糖氢化制取木糖醇。2.按照权利要求1所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的步骤(3)中水解的工艺条件为温度100～130℃，水解时间为2～3小时；盐酸的浓度为1％，固液比为1∶10，压力为常压。3.按照权利要求2所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的水解温度为100～106℃。4.按照权利要求1所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的步骤(4)中所用的阴离子交换树脂的三聚氰氨—胍—甲醛树脂，再生时采用氨水。5.按照权利要求1所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的步骤(5)中的工艺条件为温度80℃，保温搅拌速度37转/分、活性炭用量10％、脱色液质量为透光度80％以上。6.按照权利要求1所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的步骤(6)中的工艺条件为温度60℃以下，真空度0.85atm以上，时间为6～9小时。7.按照权利要求1所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的步骤(7)中所用的离子树脂为三聚氰氨树脂或732#磺酸型树脂。8.按照权利要求1所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的步骤(8)中的反应工艺条件为压力6.5～8.0Mpa，反应温度110～130℃；催化剂为兰尼镍，其加入量为3～6％；溶液的pH值为7.5～8，反应时间为60分钟。9.按照权利要求8所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的反应最佳工艺条件为温度为120℃，压力为7.5Mpa，反应时间为60分钟，兰尼镍的加入量为6％。10.按照权利要求1所述的一种玉米苞叶生产木糖醇的方法，其特征在于所述的活性炭为粒状与颗粒状的混合物，其中的粉状物占63.6％～66.7％。全文摘要本发明公开了一种用玉米苞叶生产木糖醇的方法，该方法主要是利用玉米苞叶进行水解制取木糖，木糖再经处理进行氢化制取木糖醇，该方法的特点是，水解所用的催化剂为盐酸，该催化剂相对使用硫酸而节省了一半；用阳离子交换树脂中和木糖液中的盐酸，使木糖液中的灰份减少，提高了木糖液的质量；本发明以粉状和颗粒状混合的活性炭做为脱色剂，使脱色效果大大增强，又由于玉米苞叶中的色素含量较低，也节省了活性炭的用量，降低了生产成本，另外，水解是在常压下进行，节省了设备投资，因此，本发明可降低木糖醇的生产成本，提高木糖醇的质量。文档编号C07C31/00GK1446784SQ0311143公开日2003年10月8日 申请日期2003年4月10日 优先权日2003年4月10日发明者李桂娟 申请人:长春工业大学