本發明涉及木糖生產
技術領域：
，尤其涉及一種木糖水解液的處理方法。
背景技術：
：目前，木糖多從農林廢棄物(如玉米芯、甘蔗渣、竹子、樺樹皮、稻草等)中提取，具體工藝是，通過酸解法或發酵法，將農林廢棄物中的半纖維素水解成單糖后，進行精制提純。而這些農林廢棄物中的半纖維素鏈中通常含有半乳糖基，因此水解后在水解液中不可避免的生成了雜糖半乳糖。眾所周知，結晶時溶質純度越高，結晶收率越高，而半乳糖的存在會降低木糖的純度，使木糖結晶收率降低。通常農林廢棄物水解液中含有約3％-7％的半乳糖，木糖純度約為75％-80％，而木糖結晶收率較低，約為50％。另外，在木糖生產過程中，中間料液存在染菌的問題，大量的滋生物富集在精制后的木糖液中，且生長繁殖較快，使得木糖精制液粘度變大，影響了木糖結晶收率，增加了清除滋生物的工作量。如果添加殺菌劑來抑制滋生物的生長，則有食品安全方面的限制，且增加了生產成本。專利《一種利用生物處理提高結晶木糖收率的方法》(專利申請號201310333481.3)中記載了一種利用酵母發酵法去除半乳糖的方法，但實際上并未產業化，原因是酵母發酵降解半乳糖同時酵母發酵條件較難控制，一旦條件控制不好，易導致酵母死亡，且存在染菌的隱患，同時還存在過濾困難、半乳糖去除不徹底的問題。技術實現要素：鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種木糖水解液的處理方法，克服現有技術中存在的雜質半乳糖影響木糖純度使木糖結晶收率低、木糖水解液精制后易染菌導致產生滋生物、工藝條件較難控制、半乳糖去除不徹底、發酵液難過濾等問題。為了實現上述目的或者其他目的，本發明是通過以下技術方案實現的：一種木糖水解液的處理方法，具體步驟為：(1)一次精制：取木糖水解液，經過預脫色、陰離子交換樹脂-陽離子交換樹脂-陰離子交換樹脂進行離子交換，濃縮，然后用活性炭進行一次脫色，得到一次精制液；(2)除雜：將步驟(1)獲得的一次精制液放入酶解罐中，通入壓縮空氣，加入液體酶進行酶解，得到除雜液；(3)二次精制：向步驟(2)的除雜液中加入絮凝劑a，攪拌均勻后繼續加入絮凝劑b，進行絮凝沉淀，然后加入活性炭進行二次脫色，過濾得到二次脫色液，將二次脫色液經過陽離子交換樹脂-陰離子交換樹脂進行離子交換，得到二次精制液；(4)結晶：將步驟(3)得到的二次精制液濃縮，冷卻降溫結晶，離心烘干后得到晶體木糖。進一步地，本發明中所述木糖水解液為通過酸解或發酵的方法將農林廢棄物水解，得到的富含木糖的料液。所述農林廢棄物為玉米芯、甘蔗渣、毛竹渣或樺樹皮。所述酸解或發酵的方法是指使用硫酸、鹽酸或酵母作為催化劑進行水解反應。進一步地，步驟(1)中采用廢棄活性炭進行預脫色，能夠充分回收利用廢棄活性炭殘余的脫色能力，提高活性炭利用率，同時對料液進行預脫色，濾除木糖水解液中的部分雜質，保護后續的離交步驟不被污染。進一步地，為除去木糖水解液中的硫酸根，步驟(1)中將木糖水解液預脫色后經過陰離子交換樹脂-陽離子交換樹脂-陰離子交換樹脂進行離子交換，其中，陰離子交換樹脂為大孔弱堿性樹脂，優選型號d301樹脂。陽離子交換樹脂是凝膠型強酸樹脂，優選型號001×7樹脂。進一步地，步驟(1)中濃縮至折光率20％-30％、一次脫色至透光率40％-70％。更進一步地，步驟(1)中一次脫色后產生的廢棄活性炭可回收，用于預脫色步驟中，進行循環利用。進一步地，步驟(2)中壓縮空氣每小時通入的量是一次精制液體積的1-7倍。進一步地，步驟(2)中所述液體酶是半乳糖氧化酶或半乳糖氧化酶與過氧化物酶的混合物。所述半乳糖氧化酶在酶解過程中產生過氧化氫，有效抑制了滋生物的生長，起到殺菌劑的效果，防止木糖水解液精制后易染菌，產生滋生物。優選地，所述液體酶是指半乳糖氧化酶和過氧化物酶，其中半乳糖氧化酶的重量份是0.5-2份，過氧化物酶重量份是0.5-1份。進一步地，步驟(2)中液體酶添加量為一次精制液質量的0.5‰-2‰。優選地，步驟(2)中液體酶添加量為一次精制液質量的1‰。進一步地，步驟(2)中酶解溫度為20-50℃，酶解時間為5-24h，酶解結束后得到去除半乳糖的除雜液。由于步驟(1)獲得的一次精制液經過陰離子樹脂交換后料液成中性偏堿，因此，步驟(2)的酶解過程不需調整ph。進一步地，步驟(3)中絮凝劑a為質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液，絮凝劑b為質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液。進一步地，絮凝劑a的添加量為除雜液質量的3％-4％，絮凝劑b的添加量為除雜液質量的3％-4％。絮凝沉淀時間為30min，可將酶解產物絮凝沉淀，便于過濾除去。進一步地，步驟(3)中二次脫色至透光率50％-75％。更進一步地，步驟(3)二次脫色后產生的廢棄活性炭可回收，用于步驟(1)的預脫色中，進行循環利用。進一步地，步驟(3)中所述的陽離子交換樹脂是凝膠型強酸樹脂，優選型號001×7樹脂；所述的陰離子交換樹脂是大孔弱堿性樹脂，優選型號d301樹脂，其目的是進一步去除殘留的酶解產物。進一步地，步驟(4)中二次精制液濃縮至折光85％。進一步地，步驟(4)中采用冷卻降溫結晶的方式進行結晶，降溫至30℃。本發明所述的木糖水解液的處理方法，通過酶解法去除了木糖水解液中的半乳糖，從而使水解液中木糖的純度提高3-7％，使木糖結晶收率提高3-7％，解決傳統工藝得到的水解液中木糖純度低，結晶收率低的問題；本發明酶解過程中產生的過氧化氫可作為殺菌劑，解決水解液精制后易染菌致使出現滋生物的問題；通過利用酶去除半乳糖的工藝，解決酵母發酵去除半乳糖時工藝條件較難控制、半乳糖去除不徹底的問題；采用液體酶去除半乳糖的工藝解決酵母發酵去除半乳糖時難過濾的問題。具體實施方式以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。絮凝劑的制備：將聚氯化鋁配制成質量百分比濃度5％的聚氯化鋁溶液，將陽離子型聚丙烯酰胺配制成質量百分比濃度0.1％的聚丙烯酰胺溶液，備用。制備木糖水解液備用：通過酸解或發酵的方法將農林廢棄物水解，得到的富含木糖的料液；所述的酸解或發酵的方法是指使用硫酸、鹽酸或酵母作為催化劑進行水解反應；所述的農林廢棄物為玉米芯、甘蔗渣、毛竹渣或樺樹皮。實施例1以玉米芯為原料，硫酸為催化劑進行酸解反應得到木糖水解液，其處理方法具體步驟為：1、一次精制：取木糖水解液5kg，經過廢棄活性炭預脫色、陰陽陰離子交換后，濃縮至折光20％，之后用活性炭進行一次脫色，脫色至透光70％，得到一次精制液，一次脫色產生的廢棄活性炭返回至預脫色步驟中；所述的陰陽陰離子交換是采用d301陰離子交換樹脂-001×7陽離子交換樹脂-d301陰離子交換樹脂的順序進行離子交換；2、除雜：將步驟(1)獲得的一次精制液放入酶解罐后通入壓縮空氣，每小時通入量是一次精制液體積的7倍，加入半乳糖氧化酶，半乳糖氧化酶添加量為一次精制液質量的0.5‰，進行攪拌酶解，酶解溫度是20℃，酶解時間為24h，使一次精制液中的雜糖半乳糖被去除，得到除雜液；3、二次精制：向步驟(2)的除雜液中加入質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液，攪拌均勻后繼續加入質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液，進行絮凝沉淀30min，將酶解產物絮凝沉淀，繼續加入活性炭將除雜液二次脫色至透光75％，板框過濾后得到二次脫色液，將二次脫色液過陽陰離子交換樹脂脫除料液中的酶解產物及鹽分，得到二次精制液，二次脫色產生的廢棄活性炭返回至步驟(1)的預脫色步驟中；其中，質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液的添加量為除雜液質量的3％，質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液的添加量為除雜液質量的4％；所述的陽陰離子交換是采用001×7陽離子交換樹脂-d301陰離子交換樹脂的順序進行離子交換；4、結晶：將二次精制液濃縮至折光85％，采用冷卻結晶的方式降溫結晶，降溫至30℃，離心烘干后得到晶體木糖。實施例2以甘蔗渣為原料，酵母為催化劑進行發酵處理得到木糖水解液，其處理方法具體步驟為：1、一次精制：取木糖水解液10t，經過廢棄活性炭預脫色及陰陽陰離子交換后，濃縮至折光30％，之后用活性炭進行一次脫色，脫色至透光40％，得到一次精制液，一次脫色產生的廢棄活性炭返回至預脫色步驟中；所述的陰陽陰離子交換是采用d301陰離子交換樹脂-001×7陽離子交換樹脂-d301陰離子交換樹脂的順序進行離子交換；2、除雜：將步驟(1)獲得的一次精制液放入酶解罐后通入壓縮空氣，每小時通入量是一次精制液體積的1倍；加入半乳糖氧化酶，半乳糖氧化酶的加入量為一次精制液質量的2‰，進行攪拌酶解，酶解溫度是20℃，酶解時間為5h，使一次精制液中的雜糖半乳糖被去除，得到除雜液；3、二次精制：向步驟(2)的除雜液中加入質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液，攪拌均勻后繼續加入質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液，進行絮凝沉淀30min，將酶解產物絮凝沉淀，繼續加入活性炭將除雜液二次脫色至透光50％，板框過濾后得到二次脫色液，將二次脫色液過陽陰離子交換樹脂脫除料液中的剩余鹽分，得到二次精制液，二次脫色產生的廢棄活性炭返回至步驟(1)的預脫色步驟中；其中，質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液的添加量為除雜液質量的4％，質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液的添加量為除雜液質量的3％；所述的陽陰離子交換是采用001×7陽離子交換樹脂-d301陰離子交換樹脂的順序進行離子交換；4、結晶：將二次精制液濃縮至折光78％，采用冷卻結晶的方式降溫結晶，降溫至30℃，離心烘干后得到晶體木糖。實施例3以毛竹渣為原料，鹽酸為催化劑進行酸解處理得到木糖水解液，其處理方法具體步驟為：1、一次精制：取木糖水解液100t，經過廢棄活性炭預脫色及陰陽陰離子交換后，濃縮至折光25％，之后用活性炭進行一次脫色，脫色至透光60％，得到一次精制液，一次脫色產生的廢棄活性炭返回至預脫色步驟中；所述的陰陽陰離子交換是采用d301陰離子交換樹脂-001×7陽離子交換樹脂-d301陰離子交換樹脂的順序進行離子交換；2、除雜：將步驟(1)獲得的一次精制液放入酶解罐后通入壓縮空氣，每小時通入量是一次精制液體積的5倍，加入半乳糖氧化酶和過氧化物酶，加入量是一次精制液質量的1‰，進行酶解，酶解溫度是20℃，酶解時間為16h，使一次精制液中的雜糖半乳糖被去除，得到除雜液；3、二次精制：向步驟(2)的除雜液中加入質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液，攪拌均勻后繼續加入質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液，進行絮凝沉淀30min，將酶解產物絮凝沉淀，繼續加入活性炭將除雜液二次脫色至透光60％，板框過濾后得到二次脫色液，將二次脫色液過陽陰離子交換樹脂脫除料液中的剩余鹽分，得到二次精制液；其中，質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液的添加量為除雜液質量的3％，質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液的添加量為除雜液質量的4％，二次脫色產生的廢棄活性炭返回至步驟(1)的預脫色步驟中；所述的陽陰離子交換是采用001×7陽離子交換樹脂-d301陰離子交換樹脂的順序進行離子交換；4、結晶：將二次精制液濃縮至折光80％，采用冷卻結晶的方式降溫結晶，降溫至30℃，離心烘干后得到晶體木糖。實施例4以樺樹皮為原料，硫酸為催化劑進行酸解處理得到木糖水解液，其處理方法具體步驟為：1)一次精制：取100t木糖水解液，經過廢棄活性炭預脫色、陰陽陰離子交換、濃縮至折光25％，之后用活性炭進行一次脫色，脫色至透光60％，得到一次精制液，一次脫色產生的廢棄活性炭返回至預脫色步驟中；所述的陰陽陰離子交換是采用d301陰離子交換樹脂-001×7陽離子交換樹脂-d301陰離子交換樹脂的順序進行離子交換；2)除雜：將步驟(1)獲得的一次精制液放入酶解罐后通入壓縮空氣，每小時通入量是一次精制液體積的5倍，加入半乳糖氧化酶和過氧化物酶，加入量是一次精制液質量的1‰，進行酶解，酶解溫度是35℃，酶解時間為16h，使一次精制液中的雜糖半乳糖被去除，得到除雜液；3)二次精制：向步驟(2)的除雜液中加入質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液，攪拌均勻后繼續加入質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液，進行絮凝沉淀30min，將酶解產物絮凝沉淀，繼續加入活性炭將除雜液二次脫色至透光60％，板框過濾后得到二次脫色液，將二次脫色液過陽陰離子交換樹脂脫除料液中的剩余鹽分，得到二次精制液；其中，質量百分濃度為5％的聚氯化鋁溶液的添加量為除雜液質量的4％，質量百分濃度為0.1％的聚丙烯酰胺溶液的添加量為除雜液質量的4％，二次脫色產生的廢棄活性炭返回至步驟(1)的預脫色步驟中；所述的陽陰離子交換是采用001×7陽離子交換樹脂-d301陰離子交換樹脂的順序進行離子交換；4)結晶：將二次精制液濃縮至折光85％，采用冷卻結晶的方式降溫結晶，降溫至30℃，離心烘干后得到晶體木糖。對比例1以玉米芯為原料，硫酸為催化劑進行酸解反應得到木糖水解液，其處理方法不采用液體酶酶解，而是依次經過一次精致、二次精制、結晶的步驟。其一次精制后水解液中各組分的純度以及最終結晶收率，與實施例1進行對比，結果見表1和表2。表1：實施例1和對比例1一次精制后各組分純度對比表對比例1實施例1葡萄糖5.3％5.5％木糖80.7％83.8％半乳糖3.7％0.0％阿拉伯糖9.1％9.6％雜質1.1％1.1％表2：實施例1和對比例1的結晶收率對比表對比例1實施例1二次精制濃縮液質量(g)10001000結晶得到的木糖(g)530556.36木糖水分0.30％0.30％結晶收率52.84％55.47％對比例2以甘蔗渣為原料，酵母為催化劑進行發酵處理得到木糖水解液，其處理方法不采用液體酶酶解，而是依次經過一次精致、二次精制、結晶的步驟。其一次精制后水解液中各組分的純度以及最終結晶收率，與實施例2進行對比，結果見表3和表4。表3：酶解前后各組分純度對比表對比例2實施例2葡萄糖7.5％9.01％木糖78.6％80.17％半乳糖5.7％0.00％阿拉伯糖5.9％8.38％雜質2.3％2.44％表4：酶解與不酶解的結晶收率對比表對比例2實施例2二次精制濃縮液質量(g)10001000結晶得到的木糖(g)486.65525.49木糖水分0.30％0.30％結晶收率48.52％52.39％對比例3以毛竹渣為原料，鹽酸為催化劑進行酸解處理得到木糖水解液，其處理方法不采用液體酶酶解，而是依次經過一次精致、二次精制、結晶的步驟。其一次精制后水解液中各組分的純度以及最終結晶收率，與實施例3進行對比，結果見表5和表6。表5：酶解前后各組分純度對比表對比例3實施例3葡萄糖4.8％5.2％木糖79％82.0％半乳糖6.8％0.0％阿拉伯糖7.6％11.4％雜質1.8％1.5％表6：酶解與不酶解的結晶收率對比表對比例3實施例3二次精制濃縮液質量(g)10001000結晶得到的木糖(g)493.45540.83木糖水分0.30％0.30％結晶收率49.20％53.92％對比例4以樺樹皮為原料，硫酸為催化劑進行酸解處理得到木糖水解液，其處理方法不采用液體酶酶解，而是依次經過一次精致、二次精制、結晶的步驟。其一次精制后水解液中各組分的純度以及最終結晶收率，與實施例4進行對比，結果見表7和表8。表7：酶解前后各組分純度對比表對比例4實施例4葡萄糖6.10％6.5％木糖78.30％83.0％半乳糖5.70％0.0％阿拉伯糖8.50％9.0％雜質1.40％1.5％表8：酶解與不酶解的結晶收率對比表對比例4實施例4二次精制濃縮液質量(g)10001000結晶得到的木糖(g)509.60549.83木糖水分0.30％0.30％結晶收率50.81％54.82％將實施例1-4制得的二次精制液和對比例1-4得到的二次精制液，分別放置在搖床中，設定轉速150rpm，溫度30℃，放置24h后觀察水解液中是否產生滋生物，結果如表9所示。表9：滋生物產生對照表綜合上述測試結果，可以看出，本發明通過將木糖醇處理液一次精制后加入液體酶進行酶解，可以除去水解液中的半乳糖，提高水解液中木糖的純度，使木糖結晶收率提高；同時，酶解過程中產生的過氧化氫可作為殺菌劑，解決了水解液精制后易染菌致使出現滋生物的問題。上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用于限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬
技術領域：
中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。當前第1頁12