[发明专利]用于从植物材料分离木聚糖的方法和系统，以及木聚糖、碳酸钙和纤维素纤维

说明书

发明领域

本发明涉及用于从植物材料分离木聚糖的方法和系统，以及木聚糖。本发明还涉及碳酸钙和纤维素纤维。本发明还涉及通过根据本发明的方法制备的木聚糖作为助剂或添加剂的应用，优选用于制造基于纤维素的纤维、用于造纸、用于食品生产、或用于化妆品生产，以及木聚糖作为增稠剂、乳化剂或涂布剂的应用。

技术背景

半纤维素是存在于植物中并通常为水溶性和无定形的杂多糖。半纤维素与木质素一起控制植物细胞壁中的水含量。不同植物的半纤维素含量和组成各异。例如在树木中，半纤维素的含量通常约为木材干重的20-35重量％，木材半纤维素的主要种类是葡甘露聚糖和木聚糖。在工业中，半纤维素可不经处理就这样使用，或者可将其精制成如糖。由于通常难以从植物材料中以高产率分离半纤维素，因此其应用有限。

发明概述

本发明揭示了用于从植物材料(优选是硬木)中分离木聚糖的新方法和系统，以及通过该方法分离的木聚糖、纤维素纤维和碳酸钙。此外，本发明还揭示了通过根据本发明的方法分离的木聚糖作为添加剂的应用，优选用于制造基于纤维素的纤维、用于造纸、用于食品生产、或用于化妆品生产，以及通过根据本发明的方法分离的木聚糖作为增稠剂、乳化剂或涂布剂的应用。

通过本发明能够从包含木聚糖的植物材料中以成本有效的方式分离木聚糖。在根据本发明的方法中，通常使用诸如氢氧化钠(NaOH)、二氧化碳(CO₂)和氢氧化钙(Ca(OH)₂)之类的廉价物质来从植物材料中分离木聚糖。

权利要求1中将提出根据本发明的用于分离木聚糖的方法。权利要求9中将提出根据本发明的木聚糖。权利要求10中将提出根据本发明的纤维素纤维。权利要求11中将提出根据本发明的碳酸钙。权利要求12中将提出根据本发明的用于分离木聚糖的系统。权利要求13-17中将提出根据本发明的木聚糖的应用。

根据本发明的方法包括以下所列的一个或多个步骤。换言之，本发明包括下述一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、或全部十二个步骤：

-纤维素纤维的碱提取。在碱提取中，通过氢氧化钠的方式将木聚糖从纤维素纤维提取到提取液(extraction solution)(即所谓溶剂)中。从而将木聚糖转移到用于提取的提取液中。因此，所得提取溶液(extract solution)包含提取液和溶于其中的木聚糖。

-分离纤维素纤维的步骤，在该步骤中，从包含木聚糖和氢氧化钠的提取溶液中分离纤维素纤维。

-洗涤纤维素纤维的步骤。

-沉淀木聚糖的步骤。在这个步骤中，通过二氧化碳的方式沉淀提取溶液中的木聚糖。沉淀的结果是，得到沉淀的木聚糖和所谓的光亮剂(brightener)。

-分离沉淀的木聚糖的步骤，在该步骤中，从包含光亮剂和沉淀的木聚糖的所述混合物中分离木聚糖。

-纯化沉淀的木聚糖，该步骤可包括一个或多个洗涤步骤。

-提高沉淀的木聚糖的干含量。

-沉淀碳酸钙的步骤。在这个步骤中，向所述光亮剂中添加氢氧化钙，用于沉淀碳酸钙。该反应的结果是，还形成氢氧化钠。

-分离沉淀的碳酸钙的步骤。在这个步骤中，从氢氧化钠分离碳酸钙。

-纯化沉淀的碳酸钙，该步骤可包括一个或多个洗涤步骤。

-纯化氢氧化钠，即提高氢氧化钠的纯度和/或浓度。

-再循环氢氧化钠，在该步骤中，将氢氧化钠再循环至例如提取木聚糖的步骤。

根据本发明的系统包括：

-用于通过氢氧化钠的方式提取木聚糖的提取设备，通过这种方式形成包含木聚糖和氢氧化钠的提取溶液，和/或

-用于从提取溶液分离纤维素纤维的第一分离装置，和/或

-用于洗涤纤维素纤维的第一洗涤装置，和/或

-用于向提取溶液添加二氧化碳、用于沉淀木聚糖和用于将提取溶液转化成光亮剂的第一加料装置，和/或

-用于从光亮剂中分离沉淀的木聚糖的第二分离装置，和/或

-用于提高沉淀的木聚糖纯度的第二洗涤装置，和/或

-用于提高沉淀的木聚糖干含量的第一干燥装置，和/或

-用于添加氢氧化钙和用于沉淀碳酸钙以及用于形成氢氧化钠的第二加料装置，和/或

-用于从混合物中分离沉淀的碳酸钙的第三分离装置，和/或

-用于提高碳酸钙纯度的第三洗涤装置，和/或

-用于提高沉淀的碳酸钙干含量的第二干燥装置，和/或