[发明专利]一种桉木热水预水解液中木糖的超声波辅助纯化方法

说明书

本发明公开了一种桉木热水预处理水解液中木糖的纯化方法，其纯化方法在于采用氢氧化钙协同超声波处理、二段活性炭吸附和漆酶协同超声波处理的物理、化学、生物相结合的方法，处理桉木水热预水解液，最大限度地分离脱除预水解液中木糖之外的木素、糠醛等可溶性有机物及杂质，提高预水解液中木糖的纯度，以解决后续木糖高值化利用过程中木糖纯度低、发酵抑制物难去除、生产成本高的问题，提高桉木水热预水解液的利用价值，实现桉木等阔叶材半纤维素组分的高值化利用。

技术领域

本发明涉及一种水解液纯化方法，特别涉及一种桉木热水预水解液化学、物理、生物相结合的纯化方法，属于生物制精炼领域。

背景技术

近些年来，溶解浆的市场需求量逐年增高，在硫酸盐法生产阔叶材溶解浆的过程中，一般先进行水热预处理溶出部分半纤维素，以降低后续工段组分分离过程中的化学品消耗量，提高溶解浆质量。在预水解硫酸盐法溶解浆生产过程中，会产生大量的预水解液，预水解液中水分含量较高(＞90％)，各种半纤维素糖含量也较高，但各种半纤维素糖的热值(13.6MJ/kg)仅为木素(27MJ/kg)的一半，一些企业在大生产中，通常将预水解液与黑液一起燃烧产生热量，造成了半纤维素资源的浪费。随着石化资源的日益短缺和环境保护压力的不断增大，植物生物质精炼和农林纤维资源全组分高效分离生产高值化产品，受到人们越来越多的重视。因此，如何提高热水预水解液的利用价值，成为当今科技工作者的研究热点。

在桉木高温水热预处理过程中，大部分半纤维素和部分木素从木质纤维原料中解聚溶解出来，水解液中的可溶性有机物成分复杂，主要是低聚木糖/单木糖和木素，以及少量的乙酸、糠醛等，它们可用来生产多种高附加值产品，如木糖醇、燃料乙醇、生物柴油、乙酸、树脂等。特别是水解液中包含的大量低聚木糖，因其能量值低、有效摄入量少、酸碱稳定性好以及可以选择性增值双歧杆菌等特点，被用来生产多种保健功能性低聚糖产品，在食品医药行业受到广泛关注。因此，通过水热预水解液来生产聚木糖和木糖基产品，是实现预水解液高值化利用的重要途径。然而，水解液中木素的存在不利于木糖的提取与高值化利用，易导致木糖产品纯度和质量降低。因此，如何在保证木糖损失率尽量低的条件下，尽可能除去水解液中的木素，是生产木糖基高附加值产品的重要基础。

近些年来，去除水解液中木素的方法较多，主要活性炭吸附、膜过滤、聚电解质、有机溶剂沉淀和生物酶处理等。但是各种方法均有利弊：活性炭吸附成本低廉、污染小，但对于水解液中尺寸较小的木素，活性炭吸附能力较弱；膜过滤价格较高，不利于工业化生产；聚电解质和有机溶剂沉淀法去除木素效果不理想，而且会对环境产生污染；生物酶处理是一种绿色环保的处理方法，但处理条件较为严苛，且价格较高。因此，需要探索一种能够高效纯化水解液的方法，在尽量降低木糖损失率的前提下，尽可能去除水解液中可溶性木素，以提高预水解液的利用价值，实现桉木等阔叶材半纤维素组分的高值化利用。

发明内容

为了有效去除桉木热水预水解液中的木素、糠醛等有机可溶性杂质，实现热水预水解液的高值化利用，本发明提供一种木糖损失率低、木素去除率高的预水解液纯化工艺，以解决桉木热水预水解液中存在的有机成分复杂、木糖纯度低、发酵抑制物难去除、生产成本高的问题。本发明采用物理、化学、生物相结合的方法，在预水解液纯化过程中采用超声波协同氢氧化钙、二段活性炭吸附、超声波协同漆酶处理等技术，最大程度地分离去除水解液中的木素、糠醛等可溶性有机物及杂质，从而得到木糖得率高的纯化水解液。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种桉木热水预处理液中木糖的纯化方法，将桉木热水预水解液依次采用超声波协同氢氧化钙、一段活性炭吸附、漆酶协同超声波处理、二段活性炭吸附，得木糖纯化液。

优选的，所述超声波协同氢氧化钙的具体条件为：pH值为3～5、超声波功率为110～120W，超声时间5～10min，氢氧化钙用量为1.0～1.5wt％。通过超声波与氢氧化钙的协同作用，有效提高了后续分离效率和木糖得率。

优选的，所述一段活性炭吸附的条件为：活性炭用量为0.5-1.2wt％，处理时间为5min。