CN103898246A - 一种由生物质原料生产木糖的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由生物质原料制备木糖的方法，具体地说是一种综合利用生物质原料制备木糖的方法。本发明所述的方法在过氧化氢的催化作用下，通过甲酸和乙酸的混合有机酸蒸煮生物质原料，得到戊糖溶液，并将得到的戊糖溶液进行脱色、过滤、浓缩、结晶后得到所需的木糖晶体。本发明所述的工艺由于戊糖溶液的生产是在过氧化氢的催化作用下，采用甲酸和乙酸的混合酸液蒸煮生物质原料得到的，所述戊糖溶液中不含有硫酸根离子，因此在由戊糖制备木糖的工艺中无需额外进行中和处理，也避免了中和后处理困难的问题，而且无酸碱消耗，节能且无污染。

Description

一种由生物质原料生产木糖的工艺

技术领域

本发明涉及一种由生物质原料生产木糖的方法，具体地说是一种综合利用生物质原料生产木糖的方法。

背景技术

木糖是木聚糖的一个组分，木聚糖广泛存在于植物中。木糖也存在于动物肝素、软骨素和糖蛋白中，它是某些糖蛋白中糖链与丝氨酸（或苏氨酸）的连接单位。在自然界迄今还未发现游离状态的木糖。木糖因其对胰岛无负担而适于糖尿病人服用而受到广泛关注。

木糖在我国已有四十多年的生产经验，生产技术已达到世界水平。目前，我国已经是世界木糖生产和出口大国，并且随着经济的发展和生活水平的提高，国内市场不断扩大，为进一步发展木糖产业，提供了十分优越的条件。目前，生产木糖普遍采用较为传统的生产工艺，主要是将含有多聚戊糖的植物原料，进行水解后分离提取木糖。富含多聚戊糖的植物原料有玉米芯、秸秆、甘蔗渣等农产品废料中，我国是农业大国，年产玉米1.2亿吨，其中玉米芯产量占四分之一，约为3000万吨；年产玉米秸秆1.2亿吨；年产蔗糖约800万吨，糖渣约900万吨。另外，竹子中含有质量百分数为20-25%的多聚戊糖，因此可以将竹材造纸和综合利用木糖相结合，使其成为一种潜在的木糖资源。

木糖以大分子的木聚糖的形式广泛存在于植物半纤维素中，用酸或酶使木聚糖降解获得。目前，木糖的生产工艺主要包括原料的洗涤、水解、脱色、中和、离子交换、浓缩、再次离子交换和浓缩、结晶等步骤。但是，整个生产过程中酸碱消耗量大，存在较为严重的“三废”排放污染环境等问题，无法适应目前国家提倡的建立节能减排和环境友好型社会的目标。

中国专利CN101805378A公开了一种从多聚戊糖蒸煮液中提取木糖的方法。该方法首先将多聚戊糖蒸煮液用碳酸钙中和，然后经预脱色后用活性炭脱色，并依次通过强酸型阳离子树脂、弱碱型阴离子树脂进行离子交换，之后用反渗透膜浓缩；并将浓缩液再次脱色、依次通过强碱型阴离子树脂和强酸型阳离子树脂，最后经热效浓缩后结晶即得。该方法中虽然酸碱的使用量有所减少，但整个工艺所述的多聚戊糖蒸煮液是以含有多聚戊糖的原料经稀硫酸蒸煮得到的，溶液中含有大量的硫酸根离子，制备木糖时需要用碳酸钙中和后，滤出硫酸钙沉淀以去除部分硫酸根，而为了脱除其中的全部硫酸根还需要进行两次离子交换，不仅使得工艺步骤较多同时也会由于操作步骤较多造成目标产物的损失，而且硫酸钙过滤较困难。虽然可以采用加入助滤剂的办法缓解硫酸钙过滤的困难，但随溶液进入离子交换***的助滤剂也会对离子交换***产生较大的负担。

中国专利文献CN102559944A公开了一种木糖生产方法，其步骤包括，对玉米秸杆原料进行预处理，进行水解反应，中和水解液中的酸，脱色、压滤，进行离子交换再生树脂，其中一次离子交换采用双极膜电渗析方法，然后中和、脱色、压滤、一次蒸发、二次离子交换、三次离子交换、二道蒸发、三道蒸发、结晶、烘干，得到木糖。该文献记载的木糖生产工艺使用同样使用硫酸溶液水解玉米秸杆，并采用双极膜电渗析法，对水解液中的硫酸低浓度回收。但双极膜电渗析法对硫酸的回收率只有90%，为了脱除全部硫酸根还需要进行两次离子交换，不仅使得工艺步骤较多同时也会由于操作步骤较多造成目标产物的损失。

中国专利CN101864683A公开了一种木质纤维原料的预处理方法，该专利将木质素原料与有机酸溶液和催化剂的混合液混合后，进行第一步处理，得到液固混合物并进行固液分离，得到预处理液和纤维素固体；采用有机酸溶液洗涤得到纤维素固体；采用稀酸或碱进行第二步处理得到纤维素固体；得到的预处理黑液与得到的洗涤黑液混合后循环用于第一步处理过程；循环使用至少3次的黑液进行有机酸、木素产品和糖浆溶液回收。将收集的黑液进行闪蒸或蒸发，得到有机酸和浓缩黑液，向黑液中添加2-10倍体积的水得到木素产品和糖浆溶液，得到的糖浆溶液可以用于制备糠醛，从而实现木质纤维原料的高值化利用。但该专利也存在以下缺点：1、从说明书中的描述可以看出，该工艺是采用有机酸与以硫酸为代表的催化剂混合进行第一步催化，反应过程中需要添加催化剂进行催化；2、该工艺采用有机酸和以硫酸为代表的催化剂共同蒸煮生物质，在蒸馏有机酸步骤中，作为催化剂的硫酸依然残留在最终的戊糖溶液中，使得后续步骤中对得到的戊糖的处理还需要取出其中的硫酸根离子，增加了处理步骤；3、虽然整个工艺中提取和洗涤纤维素均使用相同的有机酸，且将收集的预处理液和洗涤液直接用于循环至第一步的反应釜中，但整个混合液内也大量积聚了溶解其中的木质素和戊糖溶液，鉴于有机酸萃取的饱和度限制，其混合黑液提取木质素的有效程度会大幅降低，因此，该步骤虽然是循环反应，但对于整体的提取效率作用并不大；4、收集的预处理液和洗涤液中由于溶解有大量半纤维素蒸煮生成的戊糖，而戊糖随着混合液多次循环过程中会不断的与有机酸相接触，发生酯化反应生成酯类，该专利是以生物质原料的综合利用为目的，因此对于整条工艺是否可以单独得到戊糖并不在意，但对于以分离得到戊糖为目的的工艺而言，该工艺并不适用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中，由于硫酸根离子的存在导致木糖提取工艺复杂、酸碱耗能高的问题，进而提供一种工艺路线简单，耗能较低、木糖提取率较高的工艺。

为解决上述技术问题，本发明所述的由生物质原料生产木糖的工艺包括以下步骤：

（1）将生物质原料粉碎预处理后，在过氧化氢的催化作用下，使用由甲酸和乙酸组成的有机酸液对生物质原料进行蒸煮，控制反应温度90-145℃，反应20-100min，所述生物质原料与所述有机酸液的质量比为1：5-1：25，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

所述有机酸液中，总酸浓为60-95wt%，所述乙酸与所述甲酸的质量比为15：1-1：1，所述过氧化氢占所述生物质原料的1-5wt%；

（2）将第一次固液分离得到的固体，在过氧化氢的催化作用下，加入甲酸和乙酸形成的混合酸液进行酸洗，并将反应液进行第二次固液分离；

（3）收集第一次和第二次固液分离得到的液体于120-180，压强301-901kpa下进行蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸汽以及固体含量为50wt%-95wt%的浓缩液；

（4）将步骤（3）中所得的浓缩液加有机溶剂稀释，搅拌，并进行第三次固液分离；

（5）收集第四次固液分离得到的固体加水稀释，搅拌，并进行第四次固液分离，得到的液体部分即为戊糖溶液。

（6）将所述戊糖溶液脱色、过滤、浓缩结晶得到木糖晶体。

上述的由生物质原料生产木糖的工艺中，所述步骤（3）中，还包括将得到的甲酸和乙酸蒸汽冷凝回流用于步骤（1）中蒸煮的步骤。

上述的由生物质原料生产木糖的工艺中，所述步骤（4）中还包括将第三次固液分离得到的液体进行提纯，得到浓度为1-15wt%的提纯液作为有机溶剂回用于所述步骤（4），提纯后的杂质与步骤（6）中所述戊糖溶液相混合。

上述的由生物质原料生产木糖的工艺中，所述步骤（4）中，有机溶剂的质量是所述浓缩液质量的1-10倍。

优选地，所述步骤（4）中，有机溶剂的质量是所述浓缩液质量的2-5倍。

上述的由生物质原料生产木糖的工艺中，所述有机溶剂为***、石油醚、甲基叔丁基醚、四丁基脲或三叔丁基胺。

上述的由生物质原料生产木糖的工艺中，所述提纯液的浓度为5-10wt%。

优选地，所述步骤（1）的中，所述有机酸液的总酸浓为75-95wt%，乙酸与甲酸的质量比为10：1-1：1，固液质量比1：8-1：10，蒸煮温度105-125℃，蒸煮时间20-90min，所述过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的1-2%。

优选地，所述步骤（2）中，所述混合酸液的总酸浓50-85%，酸洗温度为50-70℃，固液质量比为1：8-1：10，过氧化氢的加入量占所述生物质原料质量的1-5wt%

进一步优选地，所述步骤（2）中，所述混合酸液的总酸浓60-85%，过氧化氢的加入量占所述生物质原料质量的1-3wt%。

优选地，所述浓缩液的固体含量为70-90wt%。

所述生物质原料为芦苇、豆秸秆、小麦秸秆、稻草、玉米秸秆、瓜子壳、竹片、瓜子杆等木类或草类原料中的一种或几种。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所述的工艺由于戊糖溶液的生产是在过氧化氢的催化作用下，采用甲酸和乙酸的混合酸液蒸煮生物质原料得到的，所述戊糖溶液中不含有硫酸根离子，因此在由戊糖制备木糖的工艺中无需额外进行中和处理，也避免了中和后处理困难的问题，而且无酸碱消耗，节能且无污染；

2、由于得到的戊糖溶液之前进行过减压蒸馏步骤，其浓度较高，只需进行一次浓缩步骤即可进行结晶处理；

3、本发明所述的工艺将收集的第一次和第二次固液分离得到的液体直接进行蒸馏浓缩，蒸发得到的甲酸、乙酸冷凝后直接回流至第一步的反应釜中用于循环使用，整个工艺路线简洁，而且由于甲酸和乙酸作为原料重新利用，对生物质的蒸煮效率较高，相对于利用蒸煮后的蒸煮液循环的工艺而言，虽然省去了这一循环的步骤，但却实现了在相同的工艺时间内，对各个组分的提取效率更高；

4、本发明所述工艺第一步蒸煮后以及酸洗涤后收集到的戊糖溶液直接进行减压蒸馏，蒸馏出甲酸和乙酸，一方面可用于原料的循环，同时也尽量减少戊糖溶液中的酸含量，避免发生酯化反应，最大限度保留蒸煮得到戊糖溶液；

5、本发明所述的工艺选用甲酸、乙酸和过氧化氢共同蒸煮生物质原料，利用甲酸和乙酸的有机萃取性能萃取其中的木质素，并利用其酸性蒸煮其中的半纤维素，并以此将纤维素、木质素分离，使得生物质中的半纤维素均能得到最大限度的水解。

6、将蒸发得到的浓缩物采用与甲酸互溶但与水不互溶的极性有机溶剂进行稀释浓缩液，从而降低了浓缩物中酸的极性，采用析晶的方式析出木素和糖，然后固液分离，再通过水使木素与糖分离，这样使得到的木糖液成分相对简单，因为析晶后的木素与木糖固体基本无其他杂质，所得到的糖液成分更简单。且本工艺中得到的戊糖溶液的成分基本为木糖，只需要添加活性炭进行常规的脱色处理，过滤、离子交换、浓缩、结晶等步骤即可完成。很大程度的节约了成本、提高了效率。

7、在加入水析出木质素之前进行减压蒸馏出甲酸和乙酸，一方面蒸出的甲酸和乙酸可用于蒸煮步骤的循环反应以节约原料，同时除去甲酸、乙酸浓度后，可以保证以最少量的水使得木质素全部析出，实现木质素与戊糖溶液的分离；

8、采用减压蒸馏的方式，将甲酸和乙酸蒸出，保证在较低的温度下即可实现将甲酸、乙酸分离出来，反应条件温和。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明所述工艺的流程图。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明作进一步的描述。

以下实施例中，除有特殊说明外，所用百分含量均表示质量百分含量，即“%”表示“wt%”；所述有机酸液或混合酸液中除了一定量的甲酸、乙酸外，余量为水，有机酸液的总酸浓指甲酸和乙酸的总质量占所述有机酸液质量的百分数，混合酸液的总酸浓指酸洗步骤中加入的甲酸和乙酸的总质量占所述混合酸液质量的百分数，

各步骤中所述的浆浓=本步骤中固体的质量/本步骤中固体与液体的质量和╳100%

各实施例中过氧化氢H₂O₂以质量浓度为27%的过氧化氢水溶液的形式加入。例如经计算需要加入2.7g过氧化氢,则对应的应该是加入10g（2.7÷0.27=10）所述过氧化氢水溶液。

各实施例中，

木糖提取率%=木糖质量/（原料质量×原料中半纤维素含量）×100%。

戊糖的提取率%=戊糖溶液质量×戊糖浓度/（原料质量×原料中半纤维素含量）×100%；

实施例1

首先将芦苇（半纤维素含量22.8%）打碎，用水洗涤除尘并粉碎至粒径为0.5-20cm。

本实施例所述生物质原料的综合利用工艺，包括如下步骤：

（1）将芦苇原料粉碎预处理后，在过氧化氢的催化作用下，使用总酸浓度为60%的有机酸液对处理后的原料进行蒸煮，控制反应温度105℃，反应100min，固液质量比为1：5，并将得到的反应液进行第一次固液分离，其中组成所述有机酸液的乙酸与甲酸的质量比为3：1，过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的4%；

（2）在过氧化氢的催化作用下，将第一次固液分离得到的固体加入由甲酸和乙酸组成的混合酸液进行酸洗涤，其酸洗温度为55℃，并将反应液进行第二次固液分离，其中所述混合酸液的总酸浓55%（甲酸与乙酸的质量比1：5），固液质量比为1：8，所述过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的3%；

（3）收集第一次和第二次固液分离得到的液体，于120℃，301kpa下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及固体含量为80%的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤（1）的反应釜中，用于步骤（1）的蒸煮；

（4）将步骤（3）中所得的浓缩液加***稀释，搅拌1h，其中***的加入量是浓缩液质量的1倍，并进行第三次固液分离，收集第三次固液分离得到的液体进行提纯，得到纯度为1%的提纯液，回用于步骤（4）；

（5）收集第三次固液分离得到的固体加水进行稀释，搅拌，并进行第四次固液分离，所述第四次固液分离后的液体为戊糖溶液，戊糖浓度为8.12%；戊糖的提取率为87.3%。

（6）将步骤（4）中提纯后得到的杂质与步骤（5）得到的戊糖溶液相混合，添加活性炭进行常规的脱色处理，过滤、离子交换、浓缩、结晶后得到所需的木糖晶体，计算得到木糖提取率为78.3%。

实施例2

首先将小麦秸杆（半纤维素含量31.4%%）打碎，用水洗涤除尘并粉碎至粒径为0.5-20cm。

本实施例所述生物质原料的综合利用工艺，包括如下步骤：

（1）将小麦秸杆原料粉碎预处理后，在过氧化氢的催化作用下，使用总酸浓度为70%的有机酸液对处理后的生物质原料进行蒸煮，控制反应温度115℃，反应95min，固液质量比为1：9，并将得到的反应液进行第一次固液分离，其中组成所述有机酸液的乙酸与甲酸的质量比为12：1，过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的3%；

（2）在过氧化氢的催化作用下，将第一次固液分离得到的固体加入由甲酸和乙酸组成的混合酸液进行酸洗涤，其酸洗温度为60℃，并将反应液进行第二次固液分离，其中所述混合酸液的总酸浓为60%（甲酸与乙酸的质量比1：15），固液质量比为1：6，所述过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的4%；;

（3）收集第一次和第二次固液分离得到的液体，120℃，501kpa下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及固体含量为90%的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤（1）的反应釜中，用于步骤（1）的蒸煮；

（4）将步骤（3）中所得的浓缩液加石油醚稀释，搅拌1.5h，其中石油醚的加入量是浓缩液质量的2倍，并进行第三次固液分离，收集第三次固液分离得到的液体进行提纯，得到纯度为5%的提纯液，回用于步骤（4）；

（5）收集第三次固液分离得到的固体加水进行稀释，搅拌，并进行第四次固液分离，所述第四次固液分离后的液体为戊糖溶液，戊糖浓度为9.83%；戊糖的提取率为88.50%。

（6）将步骤（4）中提纯后得到的杂质与步骤（5）得到的戊糖溶液相混合，添加活性炭进行常规的脱色处理，过滤、离子交换、浓缩、结晶后得到所需的木糖晶体，所述木糖提取率为81%。

实施例3

在本实施例中，生物质原料为玉米秸杆，首先将玉米秸杆（半纤维素含量35.7%）打碎，用水洗涤除尘并粉碎至粒径为0.5-2cm。

本实施例所述生物质原料的综合利用工艺，包括如下步骤：

（1）将生物质秸杆原料粉碎预处理后，在过氧化氢的催化作用下，使用总酸浓度为90%的有机酸液对处理后的原料进行蒸煮，控制反应温度130℃，反应20min，固液质量比为1：8，并将得到的反应液进行第一次固液分离，其中组成所述有机酸液的乙酸与甲酸的质量比为10：1，过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的5%；

（2）在过氧化氢的催化作用下，将第一次固液分离得到的固体加入由甲酸和乙酸组成的混合酸液进行酸洗涤，其酸洗温度为70℃，并将反应液进行第二次固液分离，其中所述混合酸液的总酸浓度为75%（甲酸与乙酸的质量比1：13），固液质量比为1：4，所述过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的2%；

（3）收集第一次和第二次固液分离得到的液体，130℃,701kpa下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及固体含量为50%的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤（1）的反应釜中，用于步骤（1）的蒸煮；

（4）将步骤（3）中所得的浓缩液加甲基叔丁基醚稀释，搅拌100min，其中***的加入量是浓缩液质量的7倍，并进行第三次固液分离，收集第三次固液分离得到的液体进行提纯，得到纯度为10%的提纯液，回用于步骤（4）；

（5）收集第三次固液分离得到的固体加水进行稀释，搅拌，并进行第四次固液分离，所述第四次固液分离后的液体为戊糖溶液，戊糖浓度为9.78%；戊糖的提取率为86.07%，。

（6）将步骤（4）中提纯后得到的杂质与步骤（5）得到的戊糖溶液相混合，添加活性炭进行常规的脱色处理，过滤、离子交换、浓缩、结晶后得到所需的木糖晶体，所述木糖提取率为79.5%。

实施例4

在本实施例中，生物质原料为稻草，首先将稻草（半纤维素含量28.6%）打碎，用水洗涤除尘并粉碎至粒径为0.5-2cm。

本实施例所述生物质原料的综合利用工艺，包括如下步骤：

（1）将生物质秸杆原料粉碎预处理后，在过氧化氢的催化作用下，使用总酸浓度为95%的有机酸液对处理后的生物质原料进行蒸煮，控制反应温度90℃，反应90min，固液质量比为1：10，并将得到的反应液进行第一次固液分离，其中组成所述有机酸液的乙酸与甲酸的质量比为8：1，过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的1%；

（2）在过氧化氢的催化作用下，将第一次固液分离得到的固体加入由甲酸和乙酸组成的混合酸液进行酸洗涤，其酸洗温度为50℃，并将反应液进行第二次固液分离，其中所述混合酸液的总酸浓度为50%（甲酸与乙酸的质量比1：7），固液质量比为1：7，所述过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的5%；

（3）收集第一次和第二次固液分离得到的液体，140℃，901kpa下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及固体含量为70%的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤（1）的反应釜中，用于步骤（1）的蒸煮；

（4）将步骤（3）中所得的浓缩液加四丁基脲稀释，搅拌70min，其中四丁基脲的加入量是浓缩液质量的10倍，并进行第三次固液分离，收集第三次固液分离得到的液体进行提纯，得到纯度为15%的提纯液，回用于步骤（4）；

（5）收集第三次固液分离得到的固体加水进行稀释，搅拌，并进行第四次固液分离，所述第四次固液分离后的液体为戊糖溶液，戊糖浓度为8.31%；戊糖的提取率为87.50%。

（6）将步骤（4）中提纯后得到的杂质与步骤（5）得到的戊糖溶液相混合，添加活性炭进行常规的脱色处理，过滤、离子交换、浓缩、结晶后得到所需的木糖晶体，所述木糖提取率为81.5%。

实施例5

在本实施例中，生物质原料为竹片，首先将竹片（半纤维素含量24.6%）打碎，用水洗涤除尘并粉碎至粒径为0.5-2cm。

本实施例所述生物质原料的综合利用工艺，包括如下步骤：

（1）将生物质秸杆原料粉碎预处理后，在过氧化氢的催化作用下，使用总酸浓度为75%的有机酸液对处理后的生物质原料进行蒸煮，控制反应温度125℃，反应60min，固液质量比为1：20，并将得到的反应液进行第一次固液分离，其中组成所述有机酸液的乙酸与甲酸的质量比为1：1，过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的1%；

（2）在过氧化氢的催化作用下，将第一次固液分离得到的固体加入由甲酸和乙酸组成的混合酸液进行酸洗涤，其酸洗温度为50℃，并将反应液进行第二次固液分离，其中所述混合酸液的总酸浓度为85%（甲酸与乙酸的质量比1：11），固液质量比为1：10，所述过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的1%；

（3）收集第一次和第二次固液分离得到的液体，130℃,401kpa下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及固体含量为95%的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤（1）的反应釜中，用于步骤（1）的蒸煮；

（4）将步骤（3）中所得的浓缩液加三叔丁基胺稀释，搅拌80min，其中三叔丁基胺的加入量是浓缩液质量的5倍，并进行第三次固液分离，收集第三次固液分离得到的液体进行提纯，得到纯度为12%的提纯液，回用于步骤（4）；

（5）收集第三次固液分离得到的固体加水进行稀释，搅拌，并进行第四次固液分离，所述第四次固液分离后的液体为戊糖溶液，戊糖浓度为8.92%；戊糖的提取率为89.5%。

（6）将步骤（4）中提纯后得到的杂质与步骤（5）得到的戊糖溶液相混合，添加活性炭进行常规的脱色处理，过滤、离子交换、浓缩、结晶后得到所需的木糖晶体，所述木糖提取率为82%。

实施例6

在本实施例中，生物质原料为棉花杆，首先将棉花杆（半纤维素含量22.2%）打碎，用水洗涤除尘并粉碎至粒径为0.5-2cm。

本实施例所述生物质原料的综合利用工艺，包括如下步骤：

（1）将生物质秸杆原料粉碎预处理后，在过氧化氢的催化作用下，使用总酸浓度为80%的有机酸液对处理后的生物质原料进行蒸煮，控制反应温度145℃，反应40min，固液质量比为1：25，并将得到的反应液进行第一次固液分离，其中组成所述有机酸液的乙酸与甲酸的质量比为15：1，过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的1%；

（2）在过氧化氢的催化作用下，将第一次固液分离得到的固体加入由甲酸和乙酸组成的混合酸液进行酸洗涤，其酸洗温度为65℃，并将反应液进行第二次固液分离，其中所述混合酸液的总酸浓度为70%（甲酸与乙酸的质量比1：1），固液质量比为1：9，所述过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的2%；

（3）收集第一次和第二次固液分离得到的液体，180℃,301kpa下进行减压蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸气，以及固体含量为80%的浓缩液，并将蒸馏出的甲酸和乙酸蒸气冷凝回流至步骤（1）的反应釜中，用于步骤（1）的蒸煮；

（4）将步骤（3）中所得的浓缩液加***稀释，搅拌40min，其中***的加入量是浓缩液质量的3倍，并进行第三次固液分离，收集第三次固液分离得到的液体进行提纯，得到纯度为3%的提纯液，回用于步骤（4）；

（5）收集第三次固液分离得到的固体加水进行稀释，搅拌，并进行第四次固液分离，所述第四次固液分离后的液体戊糖溶液，戊糖浓度为7.56%；戊糖的提取率为85.17%。

（6）将步骤（4）中提纯后得到的杂质与步骤（5）得到的戊糖溶液相混合，添加活性炭进行常规的脱色处理，过滤、离子交换、浓缩、结晶后得到所需的木糖晶体，所述木糖提取率为79%。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种由生物质原料生产木糖的工艺，包括以下步骤：

（1）将生物质原料粉碎预处理后，在过氧化氢的催化作用下，使用由甲酸和乙酸组成的有机酸液对生物质原料进行蒸煮，控制反应温度90-145℃，反应20-100min，所述生物质原料与所述有机酸液的质量比为1：5-1：25，并将得到的反应液进行第一次固液分离；

所述有机酸液中，总酸浓为60-95wt%，所述乙酸与所述甲酸的质量比为15：1-1：1，所述过氧化氢占所述生物质原料的1-5wt%；

（2）将第一次固液分离得到的固体，在过氧化氢的催化作用下，加入甲酸和乙酸形成的混合酸液进行酸洗，并将反应液进行第二次固液分离；

（3）收集第一次和第二次固液分离得到的液体于120-180，压强301-901kpa下进行蒸馏浓缩，得到甲酸和乙酸蒸汽以及固体含量为50wt%-95wt%的浓缩液；

（4）将步骤（3）中所得的浓缩液加有机溶剂稀释，搅拌，并进行第三次固液分离；

（5）收集第四次固液分离得到的固体加水稀释，搅拌，并进行第四次固液分离，得到的液体部分即为戊糖溶液。

（6）将所述戊糖溶液脱色、过滤、浓缩结晶得到木糖晶体。

2.根据权利要求1所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述步骤（3）中，还包括将得到的甲酸和乙酸蒸汽冷凝回流用于步骤（1）中蒸煮的步骤。

3.根据权利要求1或2所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述步骤（4）中还包括将第三次固液分离得到的液体进行提纯，得到浓度为1-15wt%的提纯液作为有机溶剂回用于所述步骤（4），提纯后的杂质与步骤（6）中所述戊糖溶液相混合。

4.根据权利要求1-3任一所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述步骤（4）中，有机溶剂的质量是所述浓缩液质量的1-10倍。

5.根据权利要求4所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述步骤（4）中，有机溶剂的质量是所述浓缩液质量的2-5倍。

6.根据权利要求5所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述有机溶剂为***、石油醚、甲基叔丁基醚、四丁基脲或三叔丁基胺。

7.根据权利要求6所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述提纯液的浓度为5-10wt%。

8.根据权利要求1-7任一所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述步骤（1）的中，所述有机酸液的总酸浓为75-95wt%，乙酸与甲酸的质量比为10：1-1：1，固液质量比1：8-1：10，蒸煮温度105-125℃，蒸煮时间20-90min，所述过氧化氢的质量占所述生物质原料质量的1-2%。

9.根据权利要求1-8所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述步骤（2）中，所述混合酸液的总酸浓50-85%，酸洗温度为50-70℃，固液质量比为1：8-1：10，过氧化氢的加入量占所述生物质原料质量的1-5wt%

10.根据权利要求9所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述步骤（2）中，所述混合酸液的总酸浓60-85%，过氧化氢的加入量占所述生物质原料质量的1-3wt%。

11.根据权利要求1-10任一所述的由生物质原料生产木糖的工艺，其特征在于：

所述浓缩液的固体含量为70-90wt%。

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