[发明专利]一种高效节能的木糖生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及木糖生产工艺技术领域，特别是一种高效节能的木糖生产工艺。

背景技术

木糖是一种白色针状结晶或结晶粉末，味甜，甜度只有蔗糖的40%，易溶于水，微溶于乙醇，熔点147~150℃，有右旋光性和变旋光性。它是一种重要的化工原料，在食品、饮料中作为无热量甜味剂，适用于肥胖及糖尿病患者。工业上，木糖主要通过加氢制备木糖醇，在食品、医药、化工、皮革、染料等领域，木糖都有着广泛的用途。近年来在国外，木糖作为食品甜味剂颇受青睐，需求量日益增长。

目前木糖的生产工艺有多种路线，主要有中和法脱酸工艺与离子交换脱酸工艺，另外木糖制备工艺还有电渗析脱酸法、结晶木糖法以及层析分离法。随市场竞争，中和脱酸工艺与离子交换脱酸工艺是国内比较成熟的两套生产工艺，而离子交换脱酸工艺由于较好地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。电渗析脱酸法尚处于试验阶段，还没有工业化生产。结晶木糖法是一套比较简单的生产工艺，但产率不高是该工艺的缺陷。层析法产品纯度高，质量好，能耗也低，但国内还不具备工业化生产的技术水平。

目前传统木糖生产工艺采用离子交换脱酸法生产工艺，其步骤如下：玉米芯水解→石灰中和→活性炭脱色→一次离交→一次蒸发→二次活性炭脱色→二次离交→二次蒸发→三次蒸发→结晶→离心→干燥→成品。该工艺使用石灰中和水解液，去掉了部分SO4^2-，也带进了一些Ca²⁺，增加了阳离子交换柱的负担，树脂用量较多；工艺比较复杂；设备多，投资大；增加了酸碱消耗，加大了成本。

现有工艺下，为了使木糖结晶出来，需要：（1）提高水解液的透光度，加入大量的活性炭吸附水解液中的色素和悬浮物；（2）降低水解液中杂质的浓度，使用离子交换树脂实现水解液中杂质的去除；（3）提高水解液的木糖浓度，采用传统的蒸发浓缩方式实现木糖液的提浓。为确保达到这个目的，现有工艺必须采用两次活性炭脱色，两次离子交换，三次蒸发浓缩。由此不可避免的带来以下的缺陷：工艺流程复杂，操控性繁琐；活性炭消耗大；蒸发消耗量大；酸碱消耗大；自动化程度低，劳动强度大；树脂再生周期短；再生废水量大。

膜是一种具有特殊选择性分离功能的高分子材料，它能把流体分隔成不相通的两个部分，使其中的一种或几种物质能透过，而将其它物质分离出来。膜分离技术是基于多孔膜的筛分效应而进行的物质分离技术。其具有高效、节能、环保和高精度分离等特性，已广泛地应用于医药、化工、电子、食品、环保等领域，成为21世纪最重大产业技术之一。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种减少工艺废水排放和热能消耗、降低生产成本的高效节能的木糖生产工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高效节能的木糖生产工艺，它包括以下步骤：

A、玉米芯水解：将玉米芯与水按重量比1:50～1:70混合，并加入玉米芯重量0.2~1.5%的弱酸催化剂，在155℃~180℃蒸煮30min~120min进行裂解，将玉米芯中的木聚糖溶出；

B、石灰中和：在水解液中加入石灰，中和水解液中的酸催化剂，调节PH为1～3，再经废碳过滤，过滤去除部分悬浮物和色素，降低膜连续除杂的负荷；

C、保安过滤：将步骤B的滤液经5μm袋式过滤，除去颗粒、悬浮物；

D、膜连续除杂：用分子量为1000~2000Da的超滤膜，采用连续除杂方式截留蛋白、胶体、色素、钙镁无机盐等杂质，减少了后期活性炭脱色工序的对活性炭的用量，同时采用连续除杂方式，简化生产流程，提高生产过程的连续性，可使水解液透光率达到80%以上；；

E、膜连续浓缩：水解液再用分子量为150Da的纳滤膜进行连续浓缩，脱去酸水，浓缩后的木糖液折光可达12以上；纳滤膜一方面将木糖液提浓，大大减少后续蒸发工序的蒸汽消耗；脱酸水即降低硫酸根离子含量，减少后续离子交换树脂再生的频率，也就减少了再生所产生的废酸、碱液的排放；

F、一次离子交换：经膜浓缩后的木糖液进入离子交换树脂进行一次离子交换，离子交换顺序为阳-阴-阳；

G、一次蒸发：离交后的木糖液进行初步热浓缩，浓缩至水解液折光为20～30；

H、活性炭脱色：在上述的浓缩液中加入0.5%活性炭，搅拌脱色0.5～1.5小时，再经过板框过滤去除活性炭；

I、二次离子交换：脱色后的木糖浓缩液还须进入离子交换树脂进行第二次离子交换，离子交换顺序为阴-阳-阳-阴；