CN101392009B - 木糖生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种木糖生产工艺，涉及一种生产木糖的工艺方法。该工艺使用电渗析回收硫酸技术，纳滤浓缩设备采用的布袋、特殊纳滤膜分离***在常温下对木糖生产工艺中的液体进行浓缩，可以除去产品中的水及其它杂质，其生产工艺方法包括：1、预处理、2、水解、3、脱色、4、电渗析、5、离子交换、6、纳滤、7、浓缩、8、发酵、9、结晶、10、离心、11、烘干，获得高纯度木糖。本木糖生产新工艺可以回收水解液中50％的硫酸，并且还可以回收离子交换树脂再生过程中产生的废酸、废碱，既节约了硫酸用量又避免了环境污染。解决了中和脱酸工艺中设备结垢、脱酸工艺中离子交换树脂用量较多、设备用量多、投资大，酸碱消耗量大，成本高等问题，提高了设备的利用率和使用寿命，减少了水解液中的灰份和酸的含量，改善了水解液质量，提高了产品质量和分离效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产木糖的工艺方法。
背景技术
目前，木糖的制备方法主要有中和法脱酸工艺与离子交换脱酸工艺。
中和法脱酸制备木糖工艺中和法制备木糖的工艺路线为：原料(即农业纤维废料)，先后经过原料预处理，水解，中和，脱色，离子交换，浓缩，结晶，最后分离得到木糖晶体。由于中和工序中形成的石膏(CaSO4)最终会有一部分石膏沉积在蒸发器的管壁上，形成隔热层，降低蒸发效力，浪费蒸汽，降低设备利用率。由于这层结垢很难除去，特别是很难用化学方法除去，不得不用机械法清除结垢，不但麻烦，而且劳动强度很大，对设备也有不同程度的损伤，降低设备的使用寿命。由于木糖是一种酸性条件下性质稳定，碱性条件下极不稳定的还原性糖。当用石灰中和水解液时，局部的pH值过高必然会使一些木糖变性而影响成品质量。同时，中和工序既去除掉了部分SO4 2-，也带进了一些Ca2+，增加了阳离子交换柱的负担。
离子交换脱酸的工艺路线为：原料经过预处理，水解，脱色，离子交换除杂，浓缩结晶，最后分离得到木糖晶体。解决了中和脱酸工艺中设备结垢的缺点，提高了设备的利用率和使用寿命，减少了水解液中的灰份和酸的含量，提高了水解液的质量，相应的提高了产品质量。虽然离子交换脱酸工艺具有以上的优点，但是其工艺比较复杂，离子交换树脂用量较多，设备较多，投资大，增加了酸碱消耗，加大了成本，污染严重。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种木糖生产新工艺，以解决现有技术易形成隔热层，降低蒸发效力，浪费蒸汽，降低设备利用率，工艺比较复杂，离子交换树脂用量较多，设备较多，投资大，增加了酸碱消耗，加大了成本，污染严重等问题。
本发明解决其技术问题所采用得技术方案是使用电渗析回收硫酸技术，纳滤浓缩设备采用的布袋、特殊纳滤膜分离***在常温下对木糖生产工艺中的液体进行浓缩，可以除去产品中的水及其它杂质，并且还可以回收离子交换树脂再生过程中产生的废酸、废碱。其生产工艺方法：
一、预处理
利用清筛机去尘土、细碎杂物，采用滚筒式清洗机水洗，使原料玉米芯上的灰尘、杂物、色素清洗掉，使之见本色、无杂物。每次投风干的玉米芯原料3.2-3.5T，加入12m30.05-0.15％稀硫酸处理，加压到0.04-0.06Mpa，保压40-80min后，排掉处理液。然后加入12m3除盐水处理，加压到0.04-0.06Mpa，保压10-30min后，排掉处理液。
二、水解
将玉米芯中的多缩戊糖在压力0.11-0.15Mpa，12m3浓度为1.4-2.0％的硫酸条件下保温保压水解90-150min，水解成单个分子的木糖水解液，备用。
三、脱色
利用脱色剂活性炭除去水解液中的色素胶体及部分含氮物。
1、一次脱色时，加入二次脱色旧炭约100kg/釜，温度70-80℃，搅拌保温20-40min；
2、二次脱色时，加入新活性炭80-120kg/釜，温度70-80℃，搅拌保温20-40min；
3、三次脱色时，加入新活性炭60-100kg/釜，温度70-80℃，搅拌保温20-40min。
四、电渗析
电渗析是在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜而迁移，使带电H+和SO4 2-离子从水解液中部分分离出来的一种电化学分离过程。
进料温度要求小于等于40℃，流速为1.0-1.6m3/h。
五、离子交换
物料离子交换时温度要小于等于40℃，流速大于等于15m3/h。一次离子交换：料液进入离子交换柱的顺序为阳柱、阴柱、阴柱、阳柱。二次离子交换：料液进入离子交换柱的顺序为阳柱、阴柱、阴柱。
六、纳滤
纳滤膜分离进料温度要小于等于40℃，流速控制在35m3/h套，压力为2.5-3.0Mpa。
七、浓缩
三效蒸发及单效蒸发：
工艺参数：
1、真空度：0.01-0.09Mpa
2、流量：16-22m3/h
3、温度：50-95℃
八、发酵
由于糖化液中含有少量葡萄糖，影响木糖的结晶和产品质量，通过酵母发酵可除去葡萄糖。
工艺参数：
1、发酵温度：37±1℃
2、pH值＝4-7
九、结晶
物料经过蒸发浓缩成饱和溶液，然后用降温的办法，获得晶体和饱和溶液。来料温度降温至63-64℃，加入1‰晶种量，搅拌转速为3-8rpm，搅拌均匀后控制每小时降温1-2℃。
十、离心
利用转鼓的急速回转产生离心力，物料通过衬在转鼓里的滤布，将固形物与液体分离，从而获得分离后的产品。
工艺参数：
离心温度≤42℃，离心转速1000-1200rpm
十一、烘干
采用振动流化床干燥离心后的产品。
工艺参数：
1、进风混合温度：≤90℃
2、上料速度：大约1.0T/h
采用本木糖生产新工艺的积极效果是可以回收水解液中50％的硫酸，并且还可以回收离子交换树脂再生过程中产生的废酸、废碱，既节约了硫酸用量又避免了环境污染。解决了中和脱酸工艺中设备结垢的缺点，提高了设备的利用率和使用寿命，减少了水解液中的灰份和酸的含量，同时解决了离子交换脱酸工艺中离子交换树脂用量较多，设备较多，投资大，增加了酸碱消耗，加大了 成本等问题，节约能源，降低能耗，同时提高了水解液的质量，并相应的提高了产品质量。可最大幅度地减少操作人员数量和劳动强度，分离效率高，运行稳定可靠。
具体实施方式
以玉米芯生产木糖为例，具体生产工艺如下：
一、预处理
由于玉米芯原料中含有灰分、胶质、果胶等杂质，水解前需进行预处理去除杂质，首先利用清筛机去尘土、细碎杂物，采用滚筒式清洗机水洗，使原料玉米芯上的灰尘、杂物、色素清洗掉，使之见本色、无杂物。每次投玉米芯原料3.2T，加入12m30.1％稀硫酸处理，加压到0.05Mpa，保压60min后，排掉处理液。然后加入12方水处理，加压到0.05Mpa，保压30min后，排掉处理液。
二、水解
利用水解原理，将玉米芯中的多缩戊糖在压力0.13Mpa，12m3浓度为1.7-1.8％的硫酸条件下保温保压水解120min，水解成单个分子的木糖水解液，以达到进一步生产要求的目的。
三、脱色
利用脱色剂活性炭除去水解液中的色素胶体及部分含氮物。
1、一次脱色时，加入二次脱色旧炭约100kg/釜，温度80℃，搅拌保温20min；
2、二次脱色时，加入新活性炭100kg/釜，温度80℃，搅拌保温30min；
3、三次脱色时，加入新活性炭80kg/釜，温度80℃，搅拌保温30min。
四、电渗析
电渗析是在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜而迁移，使带电H+和SO4 2-离子从水解液中部分分离出来的一种电化学分离过程。
进料温度要求小于等于40℃，流速为1.2m3/h。
五、离子交换
用阴、阳离子交换相结合的方法去除物料中的有机酸、无机酸、灰份、色素、胶体等杂质，以提高其纯度，并使交换后的净化糖液达到蒸发及结晶的要求。
物料离子交换时温度要小于等于40℃，流速大于等于15m3/h。
一次离子交换：料液进入离子交换柱的顺序为阳柱、阴柱、阴柱、阳柱。
二次离子交换：料液进入离子交换柱的顺序为阳柱、阴柱、阴柱。
六、纳滤
纳滤膜分离是物质被透过或被截留于膜的过程，近似于筛分过程，依据膜孔径的大小而达到水等杂质和木糖分离的目的，同时实现废酸、废碱的回收。
进料温度要小于等于40℃，流速控制在35m3/h套，压力为2.7Mpa。
七、浓缩
三效蒸发：物料经分配装制均匀分布于各蒸发管中，在物料的重力和二次蒸汽的作用下成膜状自上而下地流动，同时与蒸发管外壁的加热蒸汽发生热交换而蒸发，使物料得到浓缩。
单效蒸发：物料经过料口进入效体，沿加热列管上升，沿着中央循环管下降，依靠物料的温度差产生的密度差使物料循环，并进行蒸发。
工艺参数：
1、真空度：0.01-0.09Mpa
2、流量：18-20m3/h
3、温度：65-90℃
八、发酵
由于糖化液中含有少量葡萄糖，影响木糖的结晶和产品质量，通过酵母发酵可除去葡萄糖。
工艺参数：
1、发酵温度：37±1℃
2、pH值＝5-6
九、结晶
物料经过蒸发浓缩成饱和溶液，然后用降温的办法，获得晶体和饱和溶液。来料温度降温至63-64℃，加入1‰晶种量，搅拌转速为3-6rpm，搅拌均匀后控制每小时降温1℃。
十、离心
利用转鼓的急速回转产生离心力，物料通过衬在转鼓里的滤布，将固形物与液体分离，从而获得分离后的产品。
工艺参数：
离心温度≤42℃，离心转速1100-1200rpm
十一、烘干
采用振动流化床干燥离心后的产品。
工艺参数：
1、进风混合温度：≤90℃
2、上料速度：大约1.0T/h
Claims (1)
1.一种木糖生产工艺，其特征是使用电渗析回收硫酸技术，纳滤浓缩设备采用的布袋、特殊纳滤膜分离***在常温下对木糖生产工艺中的液体进行浓缩，可以除去产品中的水及其它杂质，并且还可以回收离子交换树脂再生过程中产生的废酸、废碱，其生产工艺方法：
(1)预处理
利用清筛机去尘土、细碎杂物，采用滚筒式清洗机水洗，使原料玉米芯上的灰尘、杂物、色素清洗掉，使之见本色、无杂物，每次投玉米芯原料3.2-3.5T，加入12m30.05-0.15％稀硫酸处理，加压到0.04-0.06Mpa，保压40-80min后，排掉处理液，然后加入12m3水处理，加压到0.04-0.06Mpa，保压10-30min后，排掉处理液；
(2)水解
将玉米芯中的多缩戊糖在压力0.11-0.15Mpa，12m3浓度为1.4-2.0％的硫酸条件下保温保压水解90-150min，水解成单个分子的木糖水解液，备用；
(3)脱色
利用脱色剂活性炭除去水解液中的色素胶体及部分含氮物；
一次脱色时，加入二次脱色旧炭100kg/釜，温度70-80℃，搅拌保温20-40min；
二次脱色时，加入新活性炭80-120kg/釜，温度70-80℃，搅拌保温20-40min；
三次脱色时，加入新活性炭60-100kg/釜，温度70-80℃，搅拌保温20-40 min；
(4)电渗析
电渗析是在直流电场的作用下，离子透过选择性离子交换膜而迁移，使带电H+和SO4 2-离子从水解液中部分分离出来的一种电化学分离过程；
进料温度要求小于等于40℃，流速为1.0-1.6m3/h；
(5)离子交换
物料离子交换时温度要小于等于40℃，流速大于等于15m3/h；一次离子交换：料液进入离子交换柱的顺序为阳柱、阴柱、阴柱、阳柱；二次离子交换：料液进入离子交换柱的顺序为阳柱、阴柱、阴柱；
(6)纳滤
纳滤膜分离进料温度要小于等于40℃，流速控制在35m3/h，压力为2.5-3.0Mpa；
(7)浓缩
三效蒸发及单效蒸发：
工艺参数：
真空度：0.01-0.09Mpa
流量：16-22m3/h
温度：50-95℃
(8)发酵
由于糖化液中含有少量葡萄糖，影响木糖的结晶和产品质量，通过酵母发酵可除去葡萄糖；
工艺参数：
发酵温度：37±1℃
pH值＝4-7
(9)结晶
物料经过蒸发浓缩成饱和溶液，然后用降温的办法，获得晶体和饱和溶液，来料温度降温至63-64℃，加入1‰晶种量，搅拌转速为3-8rpm，搅拌均匀后控制每小时降温1-2℃；
(10)离心
利用转鼓的急速回转产生离心力，物料通过衬在转鼓里的滤布，将固形物与液体分离，从而获得分离后的产品；
工艺参数：
离心温度≤42℃，离心转速1000-1200rpm
(11)烘干
采用振动流化床干燥离心后的产品；
工艺参数：
进风混合温度：≤90℃
上料速度：1.0T/h。
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