木糖生產新工藝的製作方法

2023-05-19 08:30:06

專利名稱：木糖生產新工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產木糖的工藝方法。
背景技術：
目前，木糖的製備方法主要有中和法脫酸工藝與離子交換脫酸工藝。
中和法脫酸製備木糖工藝中和法製備木糖的工藝路線為原料(即農業纖維 廢料)，先後經過原料預處理，水解，中和，脫色，離子交換，濃縮，結晶，最 後分離得到木糖晶體。由於中和工序中形成的石膏(CaS04)最終會有一部分石膏 沉積在蒸發器的管壁上，形成隔熱層，降低蒸發效力，浪費蒸汽，降低設備利 用率。由於這層結垢很難除去，特別是很難用化學方法除去，不得不用機械法 清除結垢，不但麻煩，而且勞動強度很大，對設備也有不同程度的損傷，降低 設備的使用壽命。由於木糖是一種酸性條件下性質穩定，鹼性條件下極不穩定 的還原性糖。當用石灰中和水解液時，局部的pH值過髙必然會使一些木糖變性 而影響成品質量。同時，中和工序既去除掉了部分S042—,也帶進了一些"2+,增 加了陽離子交換柱的負擔。
離子交換脫酸的工藝路線為原料經過預處理，水解，脫色，離子交換除雜， 濃縮結晶，最後分離得到木糖晶體。解決了中和脫酸工藝中設備結紫的缺點， 提高了設備的利用率和使用壽命，減少了水解液中的灰份和酸的含量，提高了 水解液的質量，相應的提高了產品質量。雖然離子交換脫酸工藝具有以上的優 點，但是其工藝比較複雜，離子交換樹脂用量較多，設備較多，拔資大，增加 了酸鹼消耗，加大了成本，汙染嚴重。

發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種木糖生產新工藝，以解決現有 技術易形成隔熱層，降低蒸發效力，浪費蒸汽，降低設備利用率，工藝比較復 雜，離子交換樹脂用量較多，設備較多，投資大，增加了酸鹼消耗，加大了成 本，汙染嚴重等問題。
本發明解決其技術問題所釆用得技術方案是使用電滲析回收硫酸技術，納 濾濃縮設備釆用的布袋、特殊納濾膜分離系統在常溫下對木糖生產工藝中的液 體進行濃縮，可以除去產品中的水及其它雜質，並且還可以回收離子交換樹脂 再生過程中產生的廢酸、廢鹼。其生產工藝方法 一、預處理
利用清篩機去塵土、細碎雜物，釆用滾簡式清洗機水洗，使原料玉米芯上 的灰塵、雜物、色素清洗掉，使之見本色、無雜物。每次投風乾的玉米芯原料
3.2-3.5 T,加入12 m3 0. 05-0. 15%稀硫酸處理，加壓到0.04-0.06 Mpa，保壓 40-80 min後，排掉處理液。然後加入12 m3除鹽水處理，加壓到0. 04-0.06 Mpa， 保壓10-30 min後，排掉處理液。
將玉米芯中的多縮戊糖在壓力0,11-0.15 Mpa, 12 1113濃度為1.4-2. 0%的硫 酸條件下保溫保壓水解90-150 min，水解成單個分子的木糖水解液，備用。 三、脫色
利用脫色劑活性炭除去水解液中的色素膠體及部分含氮物。 1、 一次脫色時，加入二次脫色舊炭約100kg/釜，溫度70-8(TC，攪拌保溫20-40
2、 二次脫色時，加入新活性炭80-120 kg/釜，溫度70-8(TC ,攪拌保溫20-40 min;
3、 三次脫色時，加入新活性炭60-100 kg/釜，溫度70-8(TC，攪拌保溫20-40 min。
四、 電滲析
電滲析是在直流電場的作用下，離子透過選擇性離子交換膜而遷移，使帶 電H+和SO廣離子從水解液中部分分離出來的一種電化學分離過程。
進料溫度要求小於等於4(TC，流速為1.0-1.6 mVh。
五、 離子交換
物料離子交換時溫度要小於等於4(TC,流速大於等於15mVh。 一次離子交 換料液進入離子交換柱的順序為陽柱、陰柱、陰柱、陽柱。二次離子交換 料液進入離子交換柱的順序為陽柱、陰柱、陰柱。
六、 納濾
納濾膜分離進料溫度要小於等於4(TC,流速控制在35 mVh套，壓力為 2. 5-3. 0 Mpa 。
七、 濃縮 三效蒸發及單效蒸發 工藝參數
1、 真空度0. 01-0. 09 Mpa
2、 流量16-22 m3/h
3、 溫度50-95 °C
八、 發酵
由於糖化液中含有少量葡萄糖，影響木糖的結晶和產品質量，通過酵母發 酵可除去葡萄糖。
工藝參數
1、 發酵溫度37±1°C
2、 pH值-4-7 九、結晶
物料經過蒸發濃縮成飽和溶液，然後用降溫的辦法，獲得晶體和飽和溶液。 來料溫度降溫至63-64 °C，加入1%。晶種量，攪拌轉速為3-8rpm,撹拌均勻後 控制每小時降溫l-2 'C。 十、離心
利用轉鼓的急速迴轉產生離心力，物料通過襯在轉鼓裡的濾布，將固形物 與液體分離，從而獲得分離後的產品。 工藝參數.-
離心溫度《42°C,離心轉速1000-1200 rpm 十一、烘乾
採用振動流化床乾燥離心後的產品。
工藝參數
1、 進風混合溫度《90°C
2、 上料速度大約1. G T/h
採用本木糖生產新工藝的積極效果是可以回收水解液中50%的硫酸，並且 還可以回收離子交換樹脂再生過程中產生的廢酸、廢鹼，既節約了硫酸用量又 避免了環境汙染。解決了中和脫酸工藝中設備結垢的缺點，提高了設備的利用 率和使用壽命，減少了水解液中的灰份和酸的含量，同時解決了離子交換脫酸 工藝中離子交換樹脂用量較多，設備較多，投資大，增加了酸鹼消耗，加大了
成本等問題，節約能源，降低能耗，同時提高了水解液的質量，並相應的提高 了產品質量。可最大幅度地減少操作人員數量和勞動強度，分離效率高，運行 穩定可靠。
具體實施例方式
以玉米芯生產木糖為例，具體生產工藝如下 一、預處理
由於玉米芯原料中含有灰分、膠質、果膠等雜質，水解前需進行預處理去 除雜質，首先利用清篩機去塵土、細碎雜物，釆用滾簡式清洗機水洗，使原料 玉米芯上的灰塵、雜物、色素清洗掉，使之見本色、無雜物。每次投玉米芯原
料3. 2 T，加入12 m3 0. 1%稀硫酸處理，加壓到0. 05 Mpa,保壓60 min後，排 掉處理液。然後加入12方水處理，加壓到0.05 Mpa,保壓30 min後，排掉處
利用水解原理，將玉米芯中的多縮戊糖在壓力0.13 Mpa， 12 m"農度為 1.7-1. 8%的硫酸條件下保溫保壓水解120 min,水解成單個分子的木糖水解液， 以達到進一步生產要求的目的。
三、 脫色
利用脫色劑活性炭除去水解液中的色素膠體及部分含氮物。
1、 一次脫色時，加入二次脫色舊炭約100kg/釜，溫度8(TC,攪拌保溫"min;
2、 二次脫色時，加入新活性炭IOO kg/釜，溫度8(TC,攪拌保溫30 min;
3、 三次脫色時，加入新活性炭80 kg/釜，溫度80。C,攪拌保溫30 min。
四、 電滲析
電滲析是在直流電場的作用下，離子透過選擇性離子交換膜而遷移，使帶 電H+和SO,離子從水解液中部分分離出來的一種電化學分離過程。
進料溫度要求小於等於4(TC,流速為1.2 mVh。
五、 離子交換
用陰、陽離子交換相結合的方法去除物料中的有機酸、無機酸、灰份、色 素、膠體等雜質，以提高其純度，並使交換後的淨化糖液達到蒸發及結晶的要 求。
物料離子交換時溫度要小於等於4(TC,流速大於等於15mVh。 一次離子交換料液進入離子交換柱的順序為陽柱、陰柱、陰柱、陽柱。 二次離子交換料液進入離子交換柱的順序為陽柱、陰柱、陰柱。
六、 納濾
納濾膜分離是物質被透過或被截留於膜的過程，近似於篩分過程，依據膜 孔徑的大小而達到水等雜質和木糖分離的目的，同時實現廢酸、廢鹼的回收。 進料溫度要小於等於4(TC,流速控制在35 mVh套，壓力為2.7 Mpa 。
七、 濃縮
三效蒸發物料經分配裝制均勻分布於各蒸發管中，在物料的重力和二次 蒸汽的作用下成膜狀自上而下地流動，同時與蒸發管外壁的加熱蒸汽發生熱交 換而蒸發，使物料得到濃縮。
單效蒸發物料經過料口進入效體，沿加熱列管上升，沿著中央循環管下 降，依靠物料的溫度差產生的密度差使物料循環，並進行蒸發。 工藝參數
1、真空度0. 01-0. 09 Mpa2、 流量18-20 mVh
3、 溫度65-90 °C
八、 發酵
由於糖化液中含有少量葡萄糖，影響木糖的結晶和產品質量，通過酵母發 酵可除去葡萄糖。 工藝參數
1、 發酵溫度37 ±1 °C
2、 pH值二5-6
九、 結晶
物料經過蒸發濃縮成飽和溶液，然後用降溫的辦法，獲得晶體和飽和溶液。 來料溫度降溫至63-64 °C,加入1%。晶種量，攪拌轉速為3-6rpm，攪拌均勻後 控制每小時降溫l °C。 十、離心
利用轉鼓的急速迴轉產生離心力，物料通過襯在轉鼓裡的濾布，將固形物 與液體分離，從而獲得分離後的產品。 工藝參數
離心溫度《42°C,離心轉速1100-1200 rpm 十一、烘乾
採用振動流化床乾燥離心後的產品。 工藝參數
1、 進風混合溫度《90°C
2、 上料速度大約1.0 T/h 。
權利要求
1、一種木糖生產新工藝，其特徵是使用電滲析回收硫酸技術，納濾濃縮設備採用的布袋、特殊納濾膜分離系統在常溫下對木糖生產工藝中的液體進行濃縮，可以除去產品中的水及其它雜質，並且還可以回收離子交換樹脂再生過程中產生的廢酸、廢鹼，其生產工藝方法(1)預處理利用清篩機去塵土、細碎雜物，採用滾筒式清洗機水洗，使原料玉米芯上的灰塵、雜物、色素清洗掉，使之見本色、無雜物。每次投玉米芯原料3.2-3.5T，加入12m30.05-0.15％稀硫酸處理，加壓到0.04-0.06Mpa，保壓40-80min後，排掉處理液。然後加入12m3水處理，加壓到0.04-0.06Mpa，保壓10-30min後，排掉處理液。(2)水解將玉米芯中的多縮戊糖在壓力0.11-0.15Mpa，12m3濃度為1.4-2.0％的硫酸條件下保溫保壓水解90-150min，水解成單個分子的木糖水解液，備用；(3)脫色利用脫色劑活性炭除去水解液中的色素膠體及部分含氮物；一次脫色時，加入二次脫色舊炭約100kg/釜，溫度70-80℃，攪拌保溫20-40min；二次脫色時，加入新活性炭80-120kg/釜，溫度70-80℃，攪拌保溫20-40min；三次脫色時，加入新活性炭60-100kg/釜，溫度70-80℃，攪拌保溫20-40min；(4)電滲析電滲析是在直流電場的作用下，離子透過選擇性離子交換膜而遷移，使帶電H+和SO42-離子從水解液中部分分離出來的一種電化學分離過程；進料溫度要求小於等於40℃，流速為1.0-1.6m3/h；(5)離子交換物料離子交換時溫度要小於等於40℃，流速大於等於15m3/h；一次離子交換料液進入離子交換柱的順序為陽柱、陰柱、陰柱、陽柱。二次離子交換料液進入離子交換柱的順序為陽柱、陰柱、陰柱；(6)納濾納濾膜分離進料溫度要小於等於40℃，流速控制在35m3/h套，壓力為2.5-3.0Mpa；(7)濃縮三效蒸發及單效蒸發工藝參數真空度0. 01-0.09Mpa流量16-22m3/h溫度50-95℃(8)發酵由於糖化液中含有少量葡萄糖，影響木糖的結晶和產品質量，通過酵母發酵可除去葡萄糖；工藝參數發酵溫度37±1℃pH值＝4-7(9)結晶物料經過蒸發濃縮成飽和溶液，然後用降溫的辦法，獲得晶體和飽和溶液，來料溫度降溫至63-64℃，加入1‰晶種量，攪拌轉速為3-8rpm，攪拌均勻後控制每小時降溫1-2℃；(10)離心利用轉鼓的急速迴轉產生離心力，物料通過襯在轉鼓裡的濾布，將固形物與液體分離，從而獲得分離後的產品；工藝參數離心溫度≤42℃，離心轉速1000-1200rpm(11)烘乾採用振動流化床乾燥離心後的產品；工藝參數進風混合溫度≤90℃上料速度大約1.0T/h。
全文摘要
一種木糖生產新工藝，涉及一種生產木糖的工藝方法。該工藝使用電滲析回收硫酸技術，納濾濃縮設備採用的布袋、特殊納濾膜分離系統在常溫下對木糖生產工藝中的液體進行濃縮，可以除去產品中的水及其它雜質，其生產工藝方法包括1.預處理、2.水解、3.脫色、4.電滲析、5.離子交換、6.納濾、7.濃縮、8.發酵、9.結晶、10.離心、11.烘乾，獲得高純度木糖。本木糖生產新工藝可以回收水解液中50％的硫酸，並且還可以回收離子交換樹脂再生過程中產生的廢酸、廢鹼，既節約了硫酸用量又避免了環境汙染。解決了中和脫酸工藝中設備結垢、脫酸工藝中離子交換樹脂用量較多、設備用量多、投資大，酸鹼消耗量大，成本高等問題，提高了設備的利用率和使用壽命，減少了水解液中的灰份和酸的含量，改善了水解液質量，提高了產品質量和分離效率。
文檔編號C07H3/00GK101392009SQ20071011297
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月21日 優先權日2007年9月21日
發明者徐東生, 白慶林, 程少博, 林 肖, 覃樹林, 閻金龍 申請人:山東龍力生物科技有限公司