[发明专利]一种玉米芯生产单糖的方法

说明书

本发明公开了一种玉米芯生产单糖的方法，该方法以玉米芯为原料，预先利用氧气对玉米芯进行氧化处理，使其表面生成较多的羧基，然后通过蒸汽爆破技术将玉米芯中的纤维素、半纤维素进行裂解得到单糖。与现有技术相比，反应过程中不需要使用酸催化剂，单糖的收率高，工艺简单，环境友好成本低。

技术领域

本发明涉及化学化工领域，具体地说是一种玉米芯生产单糖的方法。

背景技术

玉米芯是自然界中极为丰富的廉价可再生资源，主要由纤维素、半纤维素和木质素这三种高分子聚合物组成，同时也含有少量的果胶、树胶等成分，结构非常复杂。纤维素主要由1000-10000个β-D-吡喃型葡萄糖通过β-1,4-糖苷键交联而成的直链多糖，。半纤维素则一般作为分子黏合剂结合在纤维素和木质素之间，是由木糖、少量阿拉伯糖、半乳糖或甘露糖等结构单元组成的80-200聚合度的支链多糖，是植物中含量仅次于纤维素的多聚糖。

蒸汽爆破(简称“汽爆”)是近年来发展迅速的一种生物质原料处理方法。原料用蒸汽加热至较高的温度，维持压力一段时间，在突然释压喷放时，产生二次蒸汽，体积猛增，在机械力的作用下，将固体物料结构破坏。目前该方法发展迅速，常被用于纤维素的裂解。例如专利CN 101386876A中，公布了一种利用汽爆技术处理纤维素制备单糖的方法，但是该报道面临着单糖收率不高，固体残渣较多的缺点。尽管目前汽爆技术已经取得了较大的进步，但是大部分的报道中，该技术依旧需要加入酸作为催化剂，导致设备腐蚀严重，且单糖的收率有待进一步的提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有汽爆技术生产单糖的不足，提供了一种预先氧化汽爆的方法，该方法首先利用氧气对玉米芯进行氧化处理，使其表面生成较多的羧基，羧基的酸性和吸电子的能力都有利于纤维素的裂解，然后通过蒸汽爆破技术将玉米芯中的纤维素、半纤维素进行裂解得到单糖。

按照本发明，将玉米芯粉碎为20-40目大小的颗粒，加入1-10倍质量的乙酸，加入玉米芯质量0.01-0.5的钴盐催化剂，在搅拌的条件下进行反应，结束后过滤得到氧化产物。

按照本发明，所述的钴盐催化剂可以为异辛酸钴，氯化钴，乙酸钴，硝酸钴，新癸酸钴中的一种。

按照本发明，所述反应温度为90-220℃，优选为130-140℃，氧气压力为0.1-2.0MPa，优选为0.9-1.1MPa反应时间为0.5-6h，优选为1-1.5h。

按照本发明，将所得的氧化产物置于汽爆分离机中，封闭所述分离机并通入蒸汽，对玉米芯进行汽爆分离。

按照本发明，所述汽爆分离的条件为：温度20-200℃、压力0.1-2.0MPa、时间3-60min；所述汽爆分离完毕后，对喷放出的物料进行压滤，压滤后所得清液即为单糖溶液。

本发明的有益效果为：

该方法处理的过程中，不需要额外的加入酸催化剂进行裂解，汽爆过程中对于设备的腐蚀少，后处理简单。所得的单糖收率高，残渣少。

附图说明

图1为实施例1所得产品的HPLC谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的方法进行详述，但不以任何形式限制本发明。

实施例1：

将500g玉米芯粉碎为20目大小的颗粒，加入2000g乙酸为溶剂，加入2g乙酸钴为催化剂，在搅拌的条件下通入1.0MPa氧气进行反应，反应温度为150℃，反应时间0.5h。结束后过滤得到氧化产物。