一種提取l-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法
2023-04-27 14:30:11 1
專利名稱：一種提取l-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法
技術領域：
本發明涉及一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，尤其涉及利用木糖醇生產中廢棄的木糖母液提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法。
背景技術：
目前木糖醇生產方法主要為化學法，即採用玉米芯、甘蔗渣等富含聚戊糖(含 36 40%的多縮戊糖)的原料，經酸水解成含木糖的糖液，然後經中和、脫色、離子交換、結晶等複雜的淨化過程從水解液中分離純化出木糖，接著化學加氫使木糖生成木糖醇。在這一過程中會產生大量的木糖母液，木糖母液中糖濃度約50 60% ；其中葡萄糖含12 18% 左右，木糖含40 50%左右，阿拉伯糖含17 23%，半乳糖含0 6%。目前對木糖母液還未能很好的加以利用，一般以低價出售給焦糖色素廠，大大減少了木糖醇生產的效益，同時造成大量的資源浪費和嚴重的環境汙染。
發明內容
本發明的目的是提供一種能綜合利用木糖生產和加氫法木糖醇生產過程中的廢棄物木糖母液，提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法。本發明採取的技術方案是一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於它包括下列工序(1)除雜將木糖母液按糖液乾物質量百分比含量的0. 3 1. 0%加入絮凝劑，攪拌並控制物料溫度，保溫一定時間，經過過濾，得到除雜後的木糖母液。(2)分離將除雜後的木糖母液打入色譜分離裝置中，以純水為洗脫劑，以色譜分離樹脂為分離劑，將木糖母液分離成兩種餾分，一種是木糖為主的餾分，其中木糖含量為 55 65%，乾物質量百分比濃度為18 25% ；另一種是以L-阿拉伯糖為主的餾分，其中 L-阿拉伯糖含量為60 90%，乾物質量百分比濃度為8 20%，分別收集兩種餾分。(3)提取L-阿拉伯糖將L-阿拉伯糖餾分液濃縮至乾物質量百分比濃度為30 50 %，添加活性炭脫色， 攪拌並控制物料溫度，保溫一定時間，然後經陰-陽離子交換樹脂除雜，並進一步濃縮至乾物質量百分比濃度為65 75%，導入常壓結晶缸進行冷卻降溫結晶，使L-阿拉伯糖晶體析出，最後經離心、烘乾工序得到L-阿拉伯糖晶體。(4)製備木糖醇A、將木糖餾分液稀釋至乾物質量百分比濃度為15 18%，添加氮源和無機鹽，得到發酵培養基，然後接入事先培養好的酵母種子液，進行發酵。B、發酵結束後，去除發酵液中的菌體及大分子物質，得到澄清發酵液，澄清的發酵液依次用活性炭脫色、離子交換樹脂進行脫鹽、並濃縮至乾物質量百分比濃度為50 60%。C、將濃縮後的發酵液進行氫化，得到氫化液。
D 將氫化液進行離子交換樹脂除雜，並濃縮至乾物質量百分比濃度為80 85%， 導入結晶缸進行冷卻降溫結晶，使木糖醇晶體析出，最後經離心、烘乾工序得到木糖醇晶體。本發明採用的技術方案中所述的木糖母液，木糖母液中總糖的質量百分比濃度為 45 60%，其中木糖佔總糖的40 55%，L-阿拉伯糖佔總糖的15 25%，葡萄糖佔總糖的10 25%，半乳糖佔總糖的5 10%，以及少量其它糖份佔總糖的10 15%。本發明採用的技術方案所述的除雜中，控制物料溫度在50 80°C，攪拌轉速 100 500轉/分，保溫20 50分鐘。本發明採用的技術方案中所述的提取L-阿拉伯糖中，應按糖液乾物質量百分比含量的0. 1 0. 5%添加活性炭，控制物料溫度60 80°C，攪拌轉速60 150轉/分，保溫20 50分鐘。本發明所述技術方案所述的製備木糖醇中，所需氮源選自酵母膏、酵母粉、玉米漿、硫酸銨、尿素中的一種；優選酵母膏或酵母粉；且氮源與稀釋後的木糖母液質量體積百分比為 1. 0 3. 0% (W/V)。本發明所述技術方案中所述的製備木糖醇中，所需無機鹽選自無水硫酸鎂、七水硫酸鎂、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉中的至少一種；優選無水硫酸鎂和磷酸二氫鉀；且無機鹽與稀釋後的木糖母液的質量體積百分比為0. 15 1. 0% (W/V)。本發明所述技術方案中所述的製備木糖醇中，酵母為普通的啤酒酵母。並按稀釋後的木糖母液體積的5 10%接入事先培養好的酵母種子液，進行發酵。發酵溫度為20
、發酵時間為36 48小時，發酵攪拌電機轉速在100轉 600轉/分鐘，並通無菌空氣。本發明所述技術方案所述的製備木糖醇中，去除發酵液中的菌體及大分子物質的方法採用膜過濾或沉降法去除；膜過濾可以採用截留分子量為100 300KD的有機板式膜或陶氏膜，沉降可採用臥式螺旋離心機沉降，其選擇主要是依據發酵菌種及其發酵產物來確定。採用本發明，可以綜合利用生產過程中廢棄的木糖母液，節約原料，提高利用率， 有利於降低成本。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。一、除雜
1、準備木糖母液，木糖母液中總糖的質量百分比濃度為45 60%，其中木糖佔總糖的40 55%，L-阿拉伯糖佔總糖的15 25%，葡萄糖佔總糖的10 25%，半乳糖佔總糖的5 10%，以及少量其他糖份佔總糖的10 15%。2、在木糖母液中按糖液乾物質量百分比含量的0. 3 1. 0%加入絮凝劑，控制物料溫度50 80°C，攪拌轉速100 500轉/分，保溫20 50分鐘，然後用板框過濾機過濾，得到除雜後的木糖母液。二、分離將除雜後的木糖母液打入色譜分離裝置中，以純水為洗脫劑，以色譜分離樹脂為分離劑，對木糖母液中的組分進行分離，分離溫度為45 60°C，分離流速為1. 5 3. 0m3/h，木糖母液被分離成兩個餾分，一部分是木糖為主的餾分，其中木糖的含量為55% 以上，乾物質量百分比濃度為18 25%;另一部分是以L-阿拉伯糖為主的餾分，其中L-阿拉伯糖的含量為60%以上，乾物質量百分比濃度為8 20%，分別收集兩種餾分。三、L-阿拉伯糖的提取取L-阿拉伯糖為主的餾分測得乾物質量百分比濃度為10%，將該餾分濃縮至質量百分比濃度為30 50%後，按糖液乾物質量百分比含量的0. 1 0. 5%添加活性炭，控制物料溫度50 80°C，攪拌轉速60 150轉/分，保溫20 50分鐘後用板框過濾機過濾， 然後經陰陽離子交換樹脂除雜，並進一步濃縮至乾物質量百分比濃度為65 75%，導入常壓結晶罐中進行冷卻降溫結晶，使L-阿拉伯糖晶體析出，最後經離心、乾燥工序得到L-阿拉伯糖晶體。四、木糖醇的製備1、取木糖為主的餾分測得乾物質量百分比濃度為22%，經液相色譜系統測得木糖含量為62.2%、葡萄糖含量為17.0%、半乳糖含量為10.3%，將該餾分稀釋至乾物質量百分比濃度為15 18%，添加與該稀釋液質量體積百分比為0. 3 1. 0%的酵母膏、0. 15 0. 3%的磷酸二氫鉀和0. 1 0. 3%的無水硫酸鎂(W/V)得到發酵培養基。2、將啤酒酵母進行試管培養，培養基為無菌水中添加質量百分比為3. 0 10%的葡萄糖、0. 5 2. 0%的酵母膏、0. 1 0. 8%的磷酸二氫鉀和0. 1 0. 3%的無水硫酸鎂。 培養溫度控制20 ^°C，攪拌轉速100 200轉/分，培養18 36小時後轉入下一級培養，培養條件與試管培養的條件一致，此後逐級培養，平均每級擴大10 20倍，直至發酵培養基1/20 1/10體積為止，然後接入發酵培養基進行發酵。發酵溫度控制在20 ^°C， 攪拌轉速100 200轉/分，發酵時間36 72小時，並通無菌空氣。3、發酵結束後，經液相色譜系統測得發酵液中木糖含量為76. 94%、葡萄糖含量為 2. 38%、半乳糖含量為5. 48%。4、將發酵液過陶氏膜，得發酵清液，然後將發酵清液進行活性炭過濾與陰陽離子交換樹脂脫鹽。之後用三效降膜蒸發器將發酵清液濃縮至乾物質量百分比為45 55%， 打入氫化反應釜進行氫化反應，添加質量百分比為0. 8 2. 0%的鎳催化劑，控制反應溫度 130 140°C，壓力8 llMPa，反應時間801 20分鐘。反應結束後進行沉降去除催化劑。5、將氫化液進行陰陽離子交換樹脂除雜，濃縮至乾物質量百分比濃度為75 85%，導入結晶缸進行冷卻降溫結晶，使木糖醇晶體析出，最後經離心、烘乾工序得到木糖醇晶體。
權利要求
1.一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於它包括下列工序(1)除雜將木糖母液按糖液乾物質量百分比含量的0.3 1. 0%加入絮凝劑，攪拌並控制物料溫度，保溫一定時間，經過過濾，得到除雜後的木糖母液。(2)分離將除雜後的木糖母液打入色譜分離裝置中，以純水為洗脫劑，以色譜分離樹脂為分離劑，將木糖母液分離成兩種餾分，一種是木糖為主的餾分，其中木糖含量為陽 65%，乾物質量百分比濃度為18 25% ；另一種是以L-阿拉伯糖為主的餾分，其中L-阿拉伯糖含量為60 90%，乾物質量百分比濃度為8 20%，分別收集兩種餾分。(3)提取L-阿拉伯糖將L-阿拉伯糖餾分液濃縮至乾物質量百分比濃度為30 50 %，添加活性炭脫色，攪拌並控制物料溫度，保溫一定時間，然後經陰-陽離子交換樹脂除雜，並進一步濃縮至乾物質量百分比濃度為65 75%，導入常壓結晶缸進行冷卻降溫結晶，使L-阿拉伯糖晶體析出， 最後經離心、烘乾工序得到L-阿拉伯糖晶體。(4)製備木糖醇A、將木糖餾分液稀釋至乾物質量百分比濃度為15 18%，添加氮源和無機鹽，得到發酵培養基，然後接入事先培養好的酵母種子液，進行發酵。B、發酵結束後，去除發酵液中的菌體及大分子物質，得到澄清發酵液，澄清的發酵液依次用活性炭脫色、離子交換樹脂進行脫鹽、並濃縮至乾物質量百分比濃度為50 60%。C、將濃縮後的發酵液進行氫化，得到氫化液。D 將氫化液進行離子交換樹脂除雜，並濃縮至乾物質量百分比濃度為80 85%，導入結晶缸進行冷卻降溫結晶，使木糖醇晶體析出，最後經離心、烘乾工序得到木糖醇晶體。
2.根據權利要求1所述的一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於木糖母液中總糖的質量百分比濃度為45 60%，其中木糖佔總糖的40 55%，L-阿拉伯糖佔總糖的15 25%，葡萄糖佔總糖的10 25%，半乳糖佔總糖的5 10%，以及少量其它糖份佔總糖的10 15%。
3.根據權利要求1所述的一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於在除雜工序中應控制物料溫度在50 80°C，攪拌轉速100 500轉/分，保溫20 50分鐘。
4.根據權利要求1所述的一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於在提取L-阿拉伯糖工序中，應按糖液乾物質量百分比含量的0. 1 0. 5%添加活性炭，並控制物料溫度60 80°C，攪拌轉速60 150轉/分，保溫20 50分鐘。
5.根據權利要求1所述的一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於在製備木糖醇工序中，所需氮源選自酵母膏、酵母粉、玉米漿、硫酸銨、尿素中的一種；優選酵母膏或酵母粉；且氮源與稀釋後的木糖母液質量體積百分比為1. 0 3. 0% (W/V)。
6.根據權利要求1所述的一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於在製備木糖醇工序中，所需無機鹽選自無水硫酸鎂、七水硫酸鎂、磷酸氫二鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫鈉中的至少一種；優選無水硫酸鎂和磷酸二氫鉀；且無機鹽與稀釋後的木糖母液的質量體積百分比為0. 15 ~ 1.0% (W/V)。
7.根據權利要求1所述的一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於在製備木糖醇工序中，酵母為普通的啤酒酵母。並按稀釋後的木糖母液體積的5 10%接入事先培養好的酵母種子液，進行發酵；發酵溫度為20 ^°C，發酵時間為36 48小時，發酵攪拌電機轉速在100轉 600轉/分鐘，並通無菌空氣。
8.根據權利要求1所述的一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，其特徵在於在製備木糖醇工序中，去除發酵液中的菌體及大分子物質的方法採用膜過濾或沉降法去除；膜過濾可以採用截留分子量為100 300KD的有機板式膜或陶氏膜，沉降可採用臥式螺旋離心機沉降，其選擇主要是依據發酵菌種及其發酵產物來確定。
全文摘要
本發明涉及一種提取L-阿拉伯糖與製備木糖醇的方法，該方法先將木糖母液除雜，分離出一種是木糖為主的餾分，另一種是以L-阿拉伯糖為主的餾分，然後分別提取L-阿拉伯糖和製備木糖醇；採用本發明，可以綜合利用生產過程中廢棄的木糖母液，節約原料，提高利用率，有利於降低成本。
文檔編號C07H3/02GK102241707SQ201110121479
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月9日 優先權日2011年5月9日
發明者廖承軍, 方順成, 詹國平, 鄭毅 申請人:浙江華康藥業股份有限公司