[发明专利]一种工业废料联产低聚木糖和木糖、木糖醇的方法

说明书

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种工业废料联产低聚木糖和木糖、木糖醇的方法。本发明利用造纸/粘胶纤维生产过程中的碱废液通过滤袋—超滤膜—电渗析—纳滤膜的膜间并‑串联相结合的工艺进行碱液回收，适量酸溶液调节溶液pH值，回收木纤悬浊液，采用木聚糖酶连续酶解，得到酶解液和酶解渣，其中酶解液经一系列净化、浓缩、干燥制备不同品质的低聚木糖成品；酶解渣水解制备木糖及加氢制备木糖醇。本发明减少了工业废料排放造成的环境污染，实现废物的多级资源化利用。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，具体涉及一种工业废料联产低聚木糖和木糖、木糖醇的方法。

背景技术

在以棉浆、木浆、草浆等植物纤维素为原料造纸或粘胶纤维生产过程中，采用碱液对浆粕进行浸渍反应。在此过程中，浆粕的半纤维素不断溶出到碱液中，经压榨后的回流碱液中含有浓度较高的半纤维素，而浸渍碱液中的半纤维素含量较高时，将影响浆粕的浸渍效果，因此需要对浸渍碱液中的半纤浓度进行控制以满足工艺要求。现有技术将高浓度半纤碱液排入污水池，造成污水的环保处理技术困难和带来较高的处理成本。

低聚木糖、木糖、木糖醇均属于功能性糖，低聚木糖可以改善有机体(人和动物)消化道菌群平衡，促进消化道内有益细菌的生长，抑制有害微生物的繁殖，促进营养吸收，提高机体免疫力。木糖与食物配伍性很好，食物中添加少量木糖，能体现出很好的保健效果，木糖与钙同时摄入，可以提高人体对钙的吸收率和保留率，还能防止便秘。木糖醇它不易被胃酶分解而直接进入肠道，是一种具有营养价值的特殊甜味剂，溶于水吸热，食用时口感清凉，且不致龋齿，是最适合糖尿病患者食用的营养性的食糖代替品。

专利申请201410570771.4名为“一种利用粘胶纤维压榨废碱液制备低聚木糖的方法”的发明专利申请，以粘胶纤维厂压榨废碱液为原料，先进行超滤膜分离，透过液回用，浓缩液进行中和、木聚糖酶酶解、活性炭脱色、离子交换树脂脱盐以及冷冻干燥，最终制得低聚木糖。在实际的工业化生产中，工业化生产产生的废碱液量大而且杂质多，上述专利申请所用方法很难适应产业化需要。同时该方法仅制备低聚木糖，酶解渣仍被弃用，没有实现植物资源的充分利用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种工业废料生产低聚木糖、木糖、木糖醇多联产的方法。本方法运用超滤-电渗析-纳滤的膜间并-串联相结合的膜集成技术实现半纤维素和碱液的高效分离，半纤维素浓缩液采用生物酶解和稀酸水解相结合的方式实现低聚木糖、木糖、木糖醇的联产。本发明一方面实现废物的多级资源化利用，另一方面使生产过程得到连续高效进行，可实现植物纤维组分的充分有效利用，最终获得最佳的资源利用率和生产效益。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

本发明提供一种工业废料联产低聚木糖和木糖、木糖醇的方法，采用纸/粘胶纤维产生的废碱液生产低聚木糖和木糖、木糖醇，包括以下生产步骤：

(1)将收集的纸/粘胶纤维产生的废碱液，采用滤袋过滤-超滤-电渗析-纳滤膜过滤相结合的工艺进行半纤维素和碱液的分离，得半纤维素浓缩液，并回收碱液；

(2)将上述半纤维素浓缩液的pH值调节至3.5～6.5，添加木聚糖酶复合酶进行酶解，酶解结束后进行过滤，得酶解液和酶解渣；

(3)将酶解渣和酸溶液混合，搅拌充分后，加热水解，水解结束后过滤，得富含木糖的水解液；

(4)将步骤(2)所得酶解液进行除杂、色谱分离、浓缩得低聚木糖糖浆；将步骤(3)所得木糖水解液进行除杂、浓缩、结晶得到木糖，木糖液经加氢处理获得木糖醇。

在本发明优选的技术方案中，所述步骤(1)中造纸/粘胶纤维产生的废碱液中半纤维素含量4％以上，其中的碱含量6％-15％。

在本发明优选的技术方案中，滤袋过滤、超滤、电渗析和纳滤膜过滤为串联处理，之间采用缓冲罐(槽)连接。

在本发明优选的技术方案中，所述滤袋采用丙纶、涤纶、芳纶其中一种。