CN102021251A

CN102021251A - 一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖方法

Info

Publication number: CN102021251A
Application number: CN 201010587642
Authority: CN
Inventors: 陈德强; 刘文星; 付文; 邝水红
Original assignee: Guangdong University of Petrochemical Technology
Current assignee: Guangdong University of Petrochemical Technology
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明公开一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖方法，稻壳经碱煮、水煮、硫酸水解、氢氧化钙处理后，加活性炭脱色，经离子交换、浓缩结晶、收集烘干得到产品。生产工艺过程在常压条件完成，可获得具有外观洁白，纯度较高的木糖，该方法工艺条件容易实现，适于工厂规模化生产，可大大的降低生产成本，为企业带来更大的利润空间，提高稻壳资源利用价值。

Description

一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖方法

技术领域

本发明涉及一种木糖的制备方法，特别是一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖方法。

背景技术

稻谷是我国最主要的粮食作物，主要分布在黑龙江、江苏、安徽、江西、湖南、湖北、广东、广西和四川等省(区)。稻壳是碾米厂在稻谷加工过程中的副产物。自2005年以来，我国稻谷的年产量已经连续四年在1.8亿吨以上。稻壳通常占稻谷的20％，照此计算，年产稻壳3600多万吨，数量十分庞大。稻壳的综合利用利用已有多个方面，如加工为成型固体燃料，制备高纯SO₂、白炭黑、水玻璃、活性炭、吸附剂，水解生产木糖、糠醛、乙醇等化工产品或原料。木糖又称D-木糖，分了式C₅H₁₀O₅，粉末呈白色，甜度相当于蔗糖的67％。在自然界是作为木质化植物细胞的构成物质而广泛存在的多糖类“木聚糖”的组成成分。用于染色、锄草、制造木糖醇和饲料酵母，也用作糖尿病患者的甜料，广泛应用于食品、化学、皮革等工业部门。

目前，木糖的制备方法主要有中和脱酸工艺与离子交换脱酸工艺，还有电渗析脱酸法以及层析分离法。中和脱酸工艺与离子交换脱酸工艺是国内两套技术比较成熟的生产工艺，而离子交换脱酸工艺由于较好的解决了中和脱酸工艺的缺陷，因此在工业上有着较中和脱酸工艺更广泛的应用。也有些这方面的专利申请，如专利申请CN200810201866.3是“一种稻壳低聚木糖的制备方法”，专利申请CN03124805.5是“一种木糖的生产方法”，为木糖的制备提供了技术方案，由于生产技术、条件等方面原因限制，没能推广实施。

发明内容

本发明的目的为克服上述现有技术的缺点而是提供低成本、适于企业规模化生产的稻壳制备木糖的方法，生产过程在常压完成，工艺条件实施容易，提高生产效率和效益。

为实现本发明的目的，技术方案如下：

(1)稻壳经粉碎过筛，放入加热容器内与氢氧化钠溶液混合，搅拌加热煮沸50～90分钟，冷却过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与水共煮50～90分钟，过滤得滤渣。

(2)将步骤(1)所得滤渣放入加热容器内，加入4倍的水(体积比)，在搅拌下加入硫酸后开始加热至沸腾，搅拌回流200～240分钟后，冷却过滤得滤液。

(3)用氢氧化钙与水混合配成悬浊液，将步骤(2)所得滤液放入加热容器内加热，在搅拌下慢慢地加入氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加氢氧化钙悬浊液，保持溶液温度在70～75℃，搅拌40～50分钟，加入滤液量3～6％的活性炭，搅拌均匀后，静置8～12小时，再加热至75℃，保温并搅拌50～120分钟，过滤除去固体物得滤液。将滤液在30℃温度先经阳离子交换树脂除去灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸得糖液。

(4)将步骤(3)所得糖液放入加热容器内，加热至沸点保持，直至糖液蒸发至初始体积15～25％，过虑除去析出的沉淀物，然后继续浓缩，得到粘稠的糖浆。

(5)向步骤(4)得到的糖浆加入4.5～5倍体积的乙醇，加热至在40～45℃搅拌使其溶解，适当浓缩后冷却静置，从溶液中析出晶体即为木糖，抽滤收集产品烘干得到产品。

上述步骤(1)加入的氢氧化钠溶液浓度为2mol/L，加入量为稻壳重量的4～5倍。

上述步骤(2)加入的硫酸为98％浓硫酸，加入量为加水量的1.2～7.5％。

上述步骤(3)氢氧化钙与水混合，配成的悬浊液比重为1.10～1.30。

与现有技术相比，本发明开发一种酸碱处理法制备出木糖的方法，生产工艺过程在常压条件完成，可获得具有外观洁白，纯度较高的木糖，该方法工艺条件容易实现，适于工厂规模化生产，可大大的降低生产成本，为企业带来更大的利润空间，提高稻壳资源利用价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

以下所用原料份数除特殊说明外，均为质量分数。

实施例1

称取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸90分钟，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮50分钟，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量为滤渣4倍，在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计，在搅拌下向烧瓶中加入2.5mL 98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102℃，搅拌回流240分钟。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.10的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40分钟后，加入10g的活性炭，搅拌均匀后，放置8小时，再加热至75℃，保温并搅拌50分钟，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约60mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆加入其4.5倍体积的乙醇，在约40℃的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

实施例2

取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与250mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸50分钟，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮90分钟，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量为滤渣4倍，在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入10.0mL 98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102℃，搅拌回流220分钟。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.30的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加，保温继续搅拌50分钟后，加入20g的活性炭，搅拌均匀后，放置12小时，再加热至75℃，保温并搅拌90分钟，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约100mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆加入其5倍体积的乙醇，在约45℃的温水浴上搅拌使其溶解，适当浓缩后冷却，从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

实施例3

取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与230mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸70分钟，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮70分钟，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量为滤渣4倍，在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入15.0mL 98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102℃，搅拌回流200分钟。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.20的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加入，保温继续搅拌45分钟后，加入15g的活性炭，搅拌均匀后，放置10小时，再加热至75℃，保温并搅拌70分钟，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约80mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆加入其4.8倍体积的乙醇，在约43℃的温水浴上搅拌使其溶解，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

实施例4

取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸1h，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮1h，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入2.5mL98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为80℃，搅拌回流4h。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.10～1.15的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10～20g的活性炭，搅拌均匀后，放置过夜，再加热至75℃，保温并搅拌1h，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约70～100mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200～300mL的乙醇，在约40～45℃的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

实施例5

取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸1h，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮1h，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入2.5mL98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为100℃，搅拌回流4h。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.10～1.15的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10～20g的活性炭，搅拌均匀后，放置过夜，再加热至75℃，保温并搅拌1h，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约70～100mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200～300mL的乙醇，在约40～45℃的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

实施例6

取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸1h，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮1h，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入2.5mL98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为120℃，搅拌回流4h。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.10～1.15的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10～20g的活性炭，搅拌均匀后，放置过夜，再加热至75℃，保温并搅拌1h，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约70～100mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200～300mL的乙醇，在约40～45℃的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

实施例7

取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸1h，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮1h，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入2.5mL98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102℃，搅拌回流2h。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.10～1.15的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10～20g的活性炭，搅拌均匀后，放置过夜，再加热至75℃，保温并搅拌1h，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约70～100mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200～300mL的乙醇，在约40～45℃的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

实施例8

取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸1h，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮1h，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入2.5mL98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102℃，搅拌回流3h。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.10～1.15的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10～20g的活性炭，搅拌均匀后，放置过夜，再加热至75℃，保温并搅拌1h，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约70～100mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200～300mL的乙醇，在约40～45℃的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

实施例9

取50g稻壳，用粉碎机粉碎过筛(40～60目)后，在烧杯中与200mL2mol/L的NaOH溶液混合，搅拌下加热煮沸1h，冷却后用滤布过滤，用清水将滤渣洗涤，再把滤渣与200mL水共煮1h，过滤，得到滤渣并转移到三口瓶中，加入水，加水的量与稻壳在预处理中所吸的水量共为200mL。在三口瓶上装置机械搅拌、水冷凝器和温度计在搅拌下向烧瓶中加入2.5mL98％浓硫酸后开始加热，使其沸腾，此时烧瓶内温度约为102℃，搅拌回流6h。保持溶液的温度在70～75℃之间，加入比重为1.10～1.15的氢氧化钙悬浊液，当溶液的pH值达到3.0～3.5时，停止加碱，保温继续搅拌40min后，加入10～20g的活性炭，搅拌均匀后，放置过夜，再加热至75℃，保温并搅拌1h，趁热过滤，用200mL水冲洗滤渣，合并滤液和洗涤液。在30℃先经阳离子交换树脂除去约90％的残存灰分，再经过阴离子交换树脂除去有机酸。用温水浴加热，其pH值约为3.5～4.0，待水解液的体积减小到约70～100mL时，将溶液取出趁热过虑，除去析出的硫酸钙沉淀，然后继续浓缩，得到粘稠的淡黄色透明糖浆。向浓缩后的糖浆中加入200～300mL的乙醇，在约40～45℃的温水浴上搅拌使其溶解，如此时有不溶物析出，应过滤除去，若溶液的颜色较深，可加入适量的活性炭脱色后过滤，适当浓缩后冷却，即从溶液中析出晶体，抽滤收集产品，在100℃以下烘干，可以得到木糖。

Claims

1.一种利用稻壳经过酸碱处理制备木糖方法，包括酸碱处理、脱色、离子交换、浓缩结晶工序，其特征在于：木糖生产工艺过程在常压条件完成，具体步骤和条件如下：

(1)稻壳经粉碎过筛，放入加热容器内与氢氧化钠溶液混合，搅拌加热煮沸50～120分钟，冷却过滤，用清水将滤渣洗涤，再将滤渣与水共煮50～120分钟，过滤得滤渣。

(2)将步骤(1)所得滤渣放入加热容器内，加入4倍的水(体积比)，在搅拌下加入硫酸后开始加热至沸腾，搅拌回流200～240分钟，冷却过滤得滤液。

2.根据权利要求1所述的制备木糖方法，其特征是步骤(1)加入的氢氧化钠溶液浓度为2mol/L，加入量为稻壳重量的4～5倍。

3.根据权利要求1所述的制备木糖方法，其特征是步骤(2)加入的硫酸为98％浓硫酸，加入量为加水量的1.2～7.5％。

4.根据权利要求1所述的制备木糖方法，其特征是步骤(3)氢氧化钙与水混合，配成的悬浊液比重为1.10～1.30。