CN101028996A - 玉米芯制木糖醇 - Google Patents
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Abstract
玉米芯制木糖醇属于有机化工领域,是一种用玉米芯制木糖醇的方法。目前木糖醇的生产,在世界范围内,乃是一项新兴工业。在我国木糖醇的生产尚处起步阶段,生产木糖醇多用硬木、麦杆、谷子的穗杆、燕麦壳等植物水解制得,传统方法用植物水解制木糖醇费用高,产量低,需要多次纯化,导致成本很高,而本发明对传统方法做了较大改进,选用成本更为低廉的玉米芯,玉米芯含大量多缩戊糖,以多缩戊糖为主组成的纤维素组成,其工艺更为合理,较大幅度地降低了成本,较好的解决了制取木糖醇的原料和工艺落后问题。
Description
技术领域
本发明属于有机化工领域,涉及一种用玉米芯制木糖醇的方法。
背景技术
木糖醇是一种易溶于水的白色粉晶状新糖料。木糖醇除具有蔗糖、葡萄糖的共性外,还具有特殊的生化性能,它不需要通过胰岛素,就能透过细胞壁被人体吸收,并有降低血脂、抗酮体等功能。木糖醇还是轻工、化工等多种工业产品的重要原料,既可用于制作饮料、糖果、罐头等食品,又可代替甘油用于造纸、卷烟、***、牙膏等生产,还可用来制作石油破乳剂,农药乳化剂、化纤助剂、抗静电剂、防冻剂等。目前木糖醇的生产,在世界范围内,乃是一项新兴工业。在我国木糖醇的生产尚处起步阶段。
发明内容
目前,生产木糖醇多用硬木、麦杆、谷子的穗杆、燕麦壳等植物水解制得,传统方法用植物水解制木糖醇费用高,产量低,需要多次纯化导致成本很高,而本发明对传统方法做了较大改进,选用成本更为低廉的玉米芯,玉米芯含大量多缩戊糖,以多缩戊糖为主组成的纤维素组成,其工艺更为合理,较大幅度地降低了成本,较好的解决了制取木糖醇的原料和工艺落后问题。
生产木糖醇的原料主要是玉米芯,生产工艺如下。
1.玉米芯的选择;玉米芯分红、白两种。红色玉米芯会加深木糖醇的色泽,增加脱色碳的消耗定额,所以最好选用白色玉米芯作原料。
2.水解:玉米芯含多缩戊糖36~40%,水解就是将以多缩戊糖为主组成的纤维素,在酸的催化作用下裂解并与水结合生产糖的过程。
3.中和:水解液含硫酸约0.6~0,8%,pH值为1左右。中和处理的目的是除去水解液中的无机酸。中和方法一般采用碳酸钙法。
4.蒸发:中和脱酸后的糖液浓度为5%,需通过减压蒸发,使糖液浓度提高到30~35%,即将6m3的中和液浓缩为1m3的糖浆,同时还可再析出12千克硫酸钙。
5.脱色:浓缩后的糖浆色泽较深,需要进行脱色处理。常压操作采用活性炭脱色法,活性炭用量一般为糖液的10%。脱色时先把糖浆温度提高到75~80℃,pH值控制在2.5左右,然后加炭,活性炭在酸性条件下脱色效果很好,脱色后物料透明度可达30~40%。
6.离子交换:这道工序的目的是为了进一步净化糖浆,处理后物料纯度可达95~97%,使糖浆呈无色透明状。离子交换可选723型强酸阳离子树脂和强碱多阴离子树脂配套使用。
7.加氢处理:离子交换后的净化糖液,需进行加氢处理。加氢处理即为木糖的炭在有理化剂的作用下,升温加压氢化,转变为轻基的反应。
8.浓缩、结晶、分离:氢化液含醇浓度一般低于15%,并带有少量催化剂细未,需先过滤,再蒸发浓缩。蒸发浓缩分两步进行,第一步在真空度为700mm汞柱,温度为50℃的情况下,浓缩到含醇50%;第二步采用升降膜蒸发器,真空度提高到700mm汞柱以上,温度提高到70~75℃,浓缩到含醇为86%即可出料,压入结晶机。当醇膏温度降到64℃左右加入适当晶种,慢慢搅拌助晶,每小时降温1℃,直到比室内温度稍高时,即可分离取得成品。
具体实施方式
1.玉米芯的选择;玉米芯分红、白两种。红色玉米芯会加深木糖醇的色泽,增加脱色碳的消耗定额,所以最好选用白色玉米芯作原料。同时要搞好原料的保管除杂工作,严防雨淋、霉烂,尽量减少风沙、尘土等污染,在投入水解工序之前,要经过筛选分,如能采取水洗处理最好。
2.水解:玉米芯含多缩戊糖36~40%,水解就是将以多缩戊糖为主组成的纤维素,在酸的催化作用下裂解并与水结合生产糖的过程。水解作用的设备主要是水解釜。首先进行预处理,即将玉米芯投入水解釜内,然后加水在100℃的温度下,蒸60分钟,把水排除,再用0.1%稀硫酸处理。控制条件与下述的水处理相同。
经酸预处理后的玉米芯,进入水处理阶段(即水解)。水处理一般有两种方法:一种是稀酸常压水解,二是稀酸低压水解。工业生产上多采用低压水解法。低压水解法的控制条件为硫酸浓度1%,水解温度120℃,水解时间4小时。玉米芯的水解产糖率可高达33%以上。
3.中和:水解液含硫酸约0.6~0,8%,pH值为1左右。中和处理的目的是除去水解液中的无机酸。中和方法一般采用碳酸钙法。中和处理所用的中和缸,其容积为9m3,铁制外壳,构衬辉绿光岩铸石,缸内设有搅拌装置,常压操作,共需3台。首先把水解液注入中和缸,然后加温,当温度升到75~80℃时,边搅拌,边加入波美15度的碳酸钙乳液,直到pH值为2.3~3.0为中和点(控制适当中和点是本工序的关键所在)。为使中和后生成的硫酸钙充分沉淀,需保温养晶1小时,最后通过压滤机滤除硫酸钙渣。
4.蒸发:中和脱酸后的糖液浓度为5%,需通过减压蒸发,使糖液浓度提高到30~35%,即将6m3的中和液浓缩为1m3的糖浆,同时还可再析出12千克硫酸钙。蒸发器用不锈钢制成,蒸发周期为7~9小时。
5.脱色:浓缩后的糖浆色泽较深,需要进行脱色处理。常压操作采用活性炭脱色法,活性炭用量一般为糖液的10%。脱色时先把糖浆温度提高到75~80℃,pH值控制在2.5左右,然后加炭,活性炭在酸性条件下脱色效果很好,脱色后物料透明度可达30~40%。
6.离子交换:这道工序的目的是为了进一步净化糖浆,处理后物料纯度可达95~97%,使糖浆呈无色透明状。离子交换可选723型强酸阳离子树脂和强碱多阴离子树脂配套使用。
离于交换净化操作过程是:将脱色后的糖液降温到30~40℃开始投料,先经阳柱。后经阴柱。定量的物料投毕后,再用纯水顶替直至无糖为止。然后用水自下而上进行反冲,使树脂层松散翻动,通过滥流除去上层杂质,接着用酸、碱溶液再生,最后用纯水淋净再生。净化周期约为28小时。
7.加氢处理:离子交换后的净化糖液,需进行加氢处理。加氢处理即为木糖的炭在有理化剂的作用下,升温加压氢化,转变为轻基的反应。理论上讲,每吨木糖醇耗氢量为134.6m3,但实际在生产中必须加过量氢才能保证氢化完全。过量的氢可循环使用。氢化处理之前用烧碱把净化糖液的pH值调到7.5~3,加氢压力控制在70~80kg/cm2之间,温度为110~120℃进料速比为0.8~1(对催化剂体积而言),加氢转化率要大于99%。加氢催化剂一般在使用3个月后活性开始下降,要根据实际情况,及时用10%的烧碱溶液对催化剂进行活化处理。
8.浓缩、结晶、分离:氢化液含醇浓度一般低于15%,并带有少量催化剂细未,需先过滤,再蒸发浓缩。蒸发浓缩分两步进行,第一步在真空度为700mm汞柱,温度为50℃的情况下,浓缩到含醇50%;第二步采用升降膜蒸发器,真空度提高到700mm汞柱以上,温度提高到70~75℃,浓缩到含醇为86%即可出料,压入结晶机。当醇膏温度降到64℃左右加入适当晶种,慢慢搅拌助晶,每小时降温1℃,直到比室内温度稍高时,即可分离取得成品。
9.母液的回收:母液为结晶分离出成品后的副产品。每吨成品可得母液1吨。母液含杂质较多,纯度低,粘度大,呈褐黄色,其中除大部分为木糖醇外,还含有少量的***醇、山梨醇、甘露醇等杂醇,仍有一定的经济价值。母液再经净化处理,重新浓缩结晶,收率可达到母液的25~30%,其纯度符合质量要求。
Claims (8)
1.玉米芯的选择;玉米芯分红、白两种。红色玉米芯会加深木糖醇的色泽,增加脱色碳的消耗定额,所以最好选用白色玉米芯作原料。同时要搞好原料的保管除杂工作,严防雨淋、霉烂,尽量减少风沙、尘土等污染,在投入水解工序之前,要经过筛选分,如能采取水洗处理最好。
2.水解:玉米芯含多缩戊糖36~40%,水解就是将以多缩戊糖为主组成的纤维素,在酸的催化作用下裂解并与水结合生产糖的过程。水解作用的设备主要是水解釜。首先进行预处理,即将玉米芯投入水解釜内,然后加水在100℃的温度下,蒸60分钟,把水排除,再用0.1%稀硫酸处理。控制条件与下述的水处理相同。
经酸预处理后的玉米芯,进入水处理阶段(即水解)。水处理一般有两种方法:一种是稀酸常压水解,二是稀酸低压水解。工业生产上多采用低压水解法。低压水解法的控制条件为硫酸浓度1%,水解温度120℃,水解时间4小时。玉米芯的水解产糖率可高达33%以上。
3.中和:水解液含硫酸约0.6~0,8%,pH值为1左右。中和处理的目的是除去水解液中的无机酸。中和方法一般采用碳酸钙法。中和处理所用的中和缸,其容积为9m3,铁制外壳,构衬辉绿光岩铸石,缸内设有搅拌装置,常压操作,共需3台。首先把水解液注入中和缸,然后加温,当温度升到75~80℃时,边搅拌,边加入波美15度的碳酸钙乳液,直到pH值为2.3~3.0为中和点(控制适当中和点是本工序的关键所在)。为使中和后生成的硫酸钙充分沉淀,需保温养晶1小时,最后通过压滤机滤除硫酸钙渣。
4.蒸发:中和脱酸后的糖液浓度为5%,需通过减压蒸发,使糖液浓度提高到30~35%,即将6m3的中和液浓缩为1m3的糖浆,同时还可再析出12千克硫酸钙。蒸发器用不锈钢制成,蒸发周期为7~9小时。
5.脱色:浓缩后的糖浆色泽较深,需要进行脱色处理。常压操作采用活性炭脱色法,活性炭用量一般为糖液的10%。脱色时先把糖浆温度提高到75~80℃,pH值控制在2.5左右,然后加炭,活性炭在酸性条件下脱色效果很好,脱色后物料透明度可达30~40%。
6.离子交换:这道工序的目的是为了进一步净化糖浆,处理后物料纯度可达95~97%,使糖浆呈无色透明状。离子交换可选723型强酸阳离子树脂和强碱多阴离子树脂配套使用。
离于交换净化操作过程是:将脱色后的糖液降温到30~40℃开始投料,先经阳柱。后经阴柱。定量的物料投毕后,再用纯水顶替直至无糖为止。然后用水自下而上进行反冲,使树脂层松散翻动,通过滥流除去上层杂质,接着用酸、碱溶液再生,最后用纯水淋净再生。净化周期约为28小时。
7.加氢处理:离子交换后的净化糖液,需进行加氢处理。加氢处理即为木糖的炭在有理化剂的作用下,升温加压氢化,转变为轻基的反应。理论上讲,每吨木糖醇耗氢量为134.6m3,但实际在生产中必须加过量氢才能保证氢化完全。过量的氢可循环使用。氢化处理之前用烧碱把净化糖液的pH值调到7.5~3,加氢压力控制在70~80kg/cm2之间,温度为110~120℃进料速比为0.8~1(对催化剂体积而言),加氢转化率要大于99%。加氢催化剂一般在使用3个月后活性开始下降,要根据实际情况,及时用10%的烧碱溶液对催化剂进行活化处理。
8.浓缩、结晶、分离:氢化液含醇浓度一般低于15%,并带有少量催化剂细未,需先过滤,再蒸发浓缩。蒸发浓缩分两步进行,第一步在真空度为700mm汞柱,温度为50℃的情况下,浓缩到含醇50%;第二步采用升降膜蒸发器,真空度提高到700mm汞柱以上,温度提高到70~75℃,浓缩到含醇为86%即可出料,压入结晶机。当醇膏温度降到64℃左右加入适当晶种,慢慢搅拌助晶,每小时降温1℃,直到比室内温度稍高时,即可分离取得成品。
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