一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，具体工艺步骤如下：A、膜浓缩，粘胶纤维生产的压榨液先经预过滤除去大颗粒杂质，透过液经纳滤膜循环浓缩2-4次，将最后一次的浓缩液加水稀释后送入陶瓷膜过滤，所得浓缩液即为压榨碱液的浓缩液；所述的纳滤膜循环浓缩2-4次，在每次过滤前，料液都经加水稀释后进入纳滤膜；B、提取半纤将压榨碱液的浓缩液加酸中和，得到半纤液体；C、酶解，在半纤液体中加入复合酶，发生酶解反应得到酶解液；D、发酵，酶解液在假丝酵母菌的作用下发酵，50-60℃下发酵0.5-2h；E、提纯，发酵液经过超滤除杂，透过液经纳滤膜脱盐，所得浓缩液为木糖醇的纯化液，经离子交换、活性炭处理、浓缩结晶、分离，得到木糖醇。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及木糖醇的制备领域，具体涉及一种以粘胶纤维生产的压榨碱液为原料制备木糖醇的工艺。
技术介绍
木糖醇的甜度相当于蔗糖,热量相当于葡萄糖，木糖醇能调整糖代谢的异常，是糖尿病人的营养剂和治疗剂。木糖醇有较强的抗酮体作用，可用以抢救酮体病人。木糖醇能减慢血浆中产生脂肪酸的速度，但不会使血糖上升，也是肝炎病人的保肝药物。木糖醇热稳定性好，和氨基酸一起加热不产生化学反应，可以和氨基酸配制各种制剂，作为营养药物。木糖醇作为食品还具有特殊的防龋功能。但木糖醇是价格贵的多元醇之一，生产成本过高是推广其应用的主要障碍。每年农林业生产都会产生大量含半纤维素(约20%~40%)的废料。利用半纤维素水解得到的木糖转化生产木糖醇，不仅具有良好的经济效益，还有重要的环保意义。在以化学浆（木浆、棉浆、草浆、芦苇浆等植物纤维素）为原料的粘胶纤维生产过程中，采用碱液对纤维素进行处理（浸渍、压榨）是制造粘胶纤维的第一步。半纤维素浓度高，对粘胶纤维生产工艺和成品质量产生极其不利的影响，因此必须在浸渍工艺中用碱液将半纤维素溶出，才能获得高强度的纤维素，所以在上述过程中会产生大量的富含半纤维素的高浓度碱压榨液。碱压榨液中的主要成分为氢氧化钠和半纤维素。现有的压榨碱液的处理方法多采用纳滤技术将半纤维素从中分离出来，得到较为纯净的碱液。经过净化的碱液可以直接回用到工艺中，但是纳滤膜仅能将部分碱实现回用，其截留液中的半纤维素经过浓缩后得到的浓缩液中依然含有大量的碱。目前该部分料液作为废碱用于中和工艺，半纤维素进入废水处理，或者采用灼烧回收氢氧化钠，半纤维素被燃烧。从以上现有工艺可知，半纤维素并没有得到充分利用。201210104647.X，名称为“一种利用粘胶纤维生产过程中压榨废碱液制备木糖的方法”的专利技术专利。通过膜过滤制备半纤维素溶液、半纤维素的提取、半纤维素的水解、中和脱酸、预浓缩、脱色、离子交换以及常规浓缩、结晶、分离、干燥工序得到木糖成品。该专利采用工业乙醇提取半纤维素，成本高。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺。得到的木糖醇盐分低，纯度高，工艺运行效率高，适应于大规模生产。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：A、膜浓缩粘胶纤维生产的压榨液先经预过滤除去大颗粒杂质，透过液经纳滤膜循环浓缩2-4次，将最后一次的浓缩液加水稀释后送入陶瓷膜过滤，所得浓缩液即为压榨碱液的浓缩液；所述的纳滤膜循环浓缩2-4次，在每次过滤前，料液都经加水稀释后进入纳滤膜。B、提取半纤将压榨碱液的浓缩液加酸中和，得到半纤液体。C、酶解在半纤液体中加入复合酶，发生酶解反应得到酶解液；D、发酵酶解液在假丝酵母菌的作用下发酵，50-60 ℃下发酵0.5-2h；E、提纯发酵液经过超滤除杂，透过液经纳滤膜脱盐，得到浓缩液为木糖醇的纯化液，经离子交换、活性碳处理、浓缩结晶、分离，得到木糖醇。本专利技术所述的A步骤，纳滤膜的截留分子量为200-400，陶瓷膜的截留分子量为800-1500。200-400的截留分子量，使碱从透过液分离出去，逐步减低碱浓，提升半纤浓度，同时截留一部分单糖；陶瓷膜的截留分子量为800-1500，可截留半纤，提高产品的纯度。本专利技术所述的A步骤，每次纳滤膜过滤前，加水稀释的量为原料液体积的1倍，过滤得到的浓缩液体积与原料液体积相同。保证过滤效率的同时，对纳滤膜的损伤小。优选地，所述的透过液含碱200-300g/l，含半纤40-80 g/l，经纳滤膜循环浓缩后，得到浓缩液含碱12-75g/l，含半纤40-80g/l。减低碱浓的前提下，保证膜的过滤效率。本专利技术所述的A步骤，料液先经加水稀释进入陶瓷膜装置，循环过程中向料液分次加水，总加水量为料液体积的5倍，所得浓缩液体积与原料液体积相同。保证过滤效率的同时，对陶瓷膜的损伤小。优选地，所述陶瓷膜过滤的浓缩液中含碱2-4g/l，含半纤40-80 g/l。将碱浓降至最低，半纤液内的盐分就低，不会影响酶的活性，最终产品木糖醇的纯度高；半纤的浓度高，保证了最终产品木糖醇的得率。本专利技术所述的预过滤是指，压榨碱液依次经过转鼓过滤、板框过滤和微滤膜过滤除去大颗粒杂质。预过滤是使压榨碱液不含5微米以上的固体杂质，保护后面的膜不被固体杂质损伤。本专利技术所述的A步骤，纳滤膜过滤的温度为40-60℃，陶瓷膜过滤的温度为60-80℃，过滤温度高，液体粘度较低，有利于过滤效率提高。本专利技术所述的A步骤，纳滤膜的过膜压差为3-4bar，陶瓷膜的过膜压差为5-6bar。针对粘胶压榨碱液粘度较高的特点，采用较高的压差进行过滤，可以保证碱液中的半纤浓度达到工艺要求。本专利技术所述的A步骤，料液在纳滤膜中的流量为25-40m3/h，陶瓷膜中的流量为200-250m3/h。保证单支膜的表面流速较高，使膜不容易被污染。本专利技术所述的A步骤，纳滤膜的单支过滤面积是26.8m2，陶瓷膜的单支过滤面积是0.6m2，单支膜在占用较小的空间的前提下具有较大的过滤面积。本专利技术所述的B步骤，浓缩液加酸中和，指的是加入盐酸中和，使pH值为4-5。加盐酸的优点是形成的盐分子量较低，有利于后期的脱盐，pH值为4-5，适应酶解的pH值要求。本专利技术所述的C步骤，复合酶为木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶，在木聚糖酶中加入适量的纤维素酶和果胶后能提高糖结合键对酶水解的敏感性。优选地，所述木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶的比例为3：2：1，采用该比例的复合酶进行降解可使低聚木糖的产量最大化，半纤维素的水解率高达95%以上。优选地，所述酶解反应的酶解时间为0.5-2h，温度为50-60℃，酶解反应的pH值为 4-5，该条件下酶的活性最高。优选地，所述酶解反应的加酶量为0.5-1.5%，此时酶的催化效果最好。本专利技术所述的D步骤，加入假丝酵母菌的量为0.5-1%，提高酶的酶解效率。        本专利技术所述D步骤的酶解液中加入木糖，加入量为1-1.5%，能提高木糖的转化率，使转化率最大化。本专利技术所述的E步骤，所述的超滤膜的孔径为0.001-0.005微米，分离发酵液中的木糖醇液和酶。优选地，所述的酶解液通过超滤膜的流量为60-80m3/h，温度为30-40℃，过膜压差为2-3bar。本专利技术所述的D步骤，所述纳滤膜的截留分子量为100-200。由于采用盐酸中和，生成的盐是氯化钠，氯化钠的分子量比较小，远低于100，木糖醇分子量大于100。可以有效地实现盐和木糖醇的分离。优选地，所述的纳滤膜脱盐，过膜压差为3-4bar，温度为30-40℃，单支过滤面积是26.8 m2，适应低截留分子量的变化，保证盐和木糖醇的分离。优选地，所述纳滤膜浓缩前的料液体积为浓缩液体积的10-15倍，有利于降低木糖醇中的盐分含量。...

【技术保护点】
一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：A、膜浓缩粘胶纤维生产的压榨液先经预过滤除去大颗粒杂质，透过液经纳滤膜循环浓缩2‑4次，将最后一次的浓缩液加水稀释后送入陶瓷膜过滤，所得浓缩液即为压榨碱液的浓缩液；所述的纳滤膜循环浓缩2‑4次，在每次过滤前，料液都经加水稀释后进入纳滤膜；B、提取半纤将压榨碱液的浓缩液加酸中和，得到半纤液体；C、酶解在半纤液体中加入复合酶，发生酶解反应得到酶解液；D、发酵酶解液在假丝酵母菌的作用下发酵，50‑60 ℃下发酵0.5‑2h；E、提纯发酵液经过超滤除杂，透过液经纳滤膜脱盐，所得浓缩液为木糖醇的纯化液，经离子交换、活性碳处理、浓缩结晶、分离，得到木糖醇。

【技术特征摘要】
1. 一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：具体工艺步骤如下：
A、膜浓缩
粘胶纤维生产的压榨液先经预过滤除去大颗粒杂质，透过液经纳滤膜循环浓缩2-4次，将最后一次的浓缩液加水稀释后送入陶瓷膜过滤，所得浓缩液即为压榨碱液的浓缩液；所述的纳滤膜循环浓缩2-4次，在每次过滤前，料液都经加水稀释后进入纳滤膜；
B、提取半纤
将压榨碱液的浓缩液加酸中和，得到半纤液体；
C、酶解
在半纤液体中加入复合酶，发生酶解反应得到酶解液；
D、发酵
酶解液在假丝酵母菌的作用下发酵，50-60 ℃下发酵0.5-2h；
E、提纯
发酵液经过超滤除杂，透过液经纳滤膜脱盐，所得浓缩液为木糖醇的纯化液，经离子交换、活性碳处理、浓缩结晶、分离，得到木糖醇。
2.根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：所述的A步骤，纳滤膜的截留分子量为200-400，陶瓷膜的截留分子量为800-1500。
3. 根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：所述的A步骤，每次纳滤膜过滤前，加水稀释的量为原料液体积的1倍，过滤得到的浓缩液体积与原料液体积相同。
4.根据权利要求3所述的一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：所述的透过液含碱200-300g/l，含半纤40-80 g/l，经纳滤膜循环浓缩后，得到浓缩液含碱12-75g/l，含半纤40-80g/l。
5. 根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：所述的A步骤，料液先经加水稀释进入陶瓷膜装置，循环过程中向料液分次加水，总加水量为料液体积的5倍，所得浓缩液体积与原料液体积相同。
6.根据权利要求5所述的一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：所述陶瓷膜过滤的浓缩液中含碱2-4g/l，含半纤40-80 g/l。
7. 根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于： 所述的A步骤，纳滤膜过滤的温度为40-60℃，陶瓷膜过滤的温度为60-80℃。
8. 根据权利要求1所述的一种粘胶纤维生产压榨液制备木糖醇的膜浓缩工艺，其特征在于：所述的A步骤，纳滤膜的过膜压差为3-4bar，陶瓷膜的过膜压差为5-6bar。
9. 根据权利要求1所述的一种粘胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓传东，冯涛，孙毅，唐孝兵，莫世清，周林，罗红梅，
申请(专利权)人：宜宾雅泰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51