一种利用螺杆造压闪蒸喷爆的方法生产D-木糖的清洁工艺

摘要

本发明属于生物化工领域，涉及一种利用螺杆造压闪蒸喷爆的方法生产D-木糖的清洁工艺。本工艺首先对木质纤维原料进行预处理，然后采用螺杆造压闪蒸喷爆工艺取代传统硫酸水解工艺生产富含D-木糖的喷爆物料，通过压滤脱水来高浓度提取D-木糖料液，进而根据料液特点改进后续脱色、离子交换、浓缩、结晶分离工艺过程，最终得到D-木糖产品。与传统硫酸水解工艺相比，本工艺具有可实现连续生产、酸碱用量小、废水排放量少、能耗和成本低的优点；获得的料液D-木糖浓度高且酸含量极低，可省略工艺繁琐的中和工段，同时简化脱色、浓缩、离子交换工艺，极大减轻后期净化处理的负担。本发明简单，易于工业生产，大幅度提高D-木糖产品的质量和产量。

主权项

一种利用螺杆造压闪蒸喷爆的方法生产D‑木糖的清洁工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将植物木质纤维原料水洗去除灰尘、杂物及色素，按照固液比1:1.5～1:7加入质量浓度为0.1％～0.2％酸溶液80～120℃处理0.5～1.5小时，排出处理液；然后按照固液质量比1:1.5～1:7加入去离子水，80～120℃处理0.5～1.5小时后排出；将净化处理原料按照固液质量比1:1.5～1:7浸泡在质量分数为0.3％～1.3％的酸溶液中，处理温度为20℃～80℃，处理时间为0.3h～20h；到达设定浸泡时间后将没有被吸收的酸溶液压滤出，得到含水量为干重的30％～70％的预处理植物木质纤维原料；(2)将步骤(1)所述预处理植物木质纤维原料输送至螺杆造压闪蒸喷爆装置，在进料口处进入螺杆挤出机，利用螺杆挤出机搓揉挤出物料并在螺杆挤出机的推动下向前移动推入滞留器筒体中，由滞留器筒体内的螺带推动前进，0.4～1.8MPa的蒸汽通入滞留器筒体，通过控制螺带的转速调节物料在滞留筒体内的停留时间5min～50min；物料推送至滞留器筒体尾部喷爆位置，打开气动球阀，使压力从0.4～1.8MPa降至一个标准大气压，实现喷爆过程，获得富含D‑木糖的喷爆物料；(3)将步骤(2)所述富含D‑木糖的喷爆物料20～90℃温度下利用压滤进行第一次提取，滤渣再次进行2～5次提取，分别将其含水量补充至植物木质纤维素原料干重的2～8倍，于20～80℃下浸提5min～50min，压滤，收集全部提取液；(4)将步骤(3)所述提取液进一步脱色、离子交换、浓缩、结晶；利用脱色剂活性炭除去水解液中的色素胶体及部分含氮物，加入提取液总糖质量的5～15％活性炭进行脱色，脱色温度65～85℃，搅拌时间20～40分钟，压滤获得一次脱色料液；料液经阴阳离子交换树脂脱盐，阳柱其型号为001*7型强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，阴柱其型号为D301弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，进料量为每小时1‑3个柱体积；料液进入离子交换柱的顺序为阳柱、阴柱、阴柱，之后将一次离交液用泵打入真空浓缩罐中浓缩至D‑木糖质量分数20～40％，得到一次浓缩液，进行二次离子交换，料液进入离子交换柱的顺序为阳柱、阴柱，二次离交液真空浓缩至D‑木糖质量分数为65～78％，将浓缩后的D‑木糖溶液打入结晶器中，升温至70～80℃，以2～5℃/h的降温速率降至50～60℃，降温过程中同时搅拌，搅拌速度为1～6转/分钟，加入相当于木糖质量0.02～0.15％的晶种维温1～4h；然后以0.5～4℃每小时降温至4～30℃，停止结晶过程，物料通过离心将木糖晶体与结晶母液分离，晶体烘干后得到D‑木糖产品。