一種木糖的生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能糖生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種木糖的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]木糖產(chǎn)品為白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末，味甜，甜度相當于蔗糖的70%，沒有能量值，不能為人體提供熱量，對人體腸道內(nèi)的雙歧桿菌具有較高的增值作用，能改善人體的微生態(tài)環(huán)境，提尚機體免疫力。木糖廣品主要用于制備木糖醇，在食品加工、飲料添加、寵物食品制備等方面有廣泛的應(yīng)用，還可作為肉食品、糧食制品的風味改良劑和制備肉類香精、尚檔醬.油色的原料，對改善和提高人們的生活品質(zhì)具有重要功能和作用。
[0003]傳統(tǒng)制備木糖產(chǎn)品是以玉米芯、甘蔗渣等農(nóng)業(yè)廢棄物為原料，經(jīng)預處理、硫酸水解、輕質(zhì)碳酸鈣中和、粉末活性炭脫色、陽陰陽一次離子交換、一次蒸汽蒸發(fā)濃縮、陰陽陰二次離子交換、二次蒸汽蒸發(fā)濃縮、單效蒸發(fā)、結(jié)晶、離心、烘干等工序制備而成。此工藝中由于采用硫酸水解，因此在木糖水解液及排放的廢水中含有大量的硫酸根離子，對廢水處理的厭氧菌有很大的抑制作用，據(jù)試驗驗證，每含有一摩爾的硫酸根離子可以抑制十摩爾的厭氧菌活性，導致該廢水很難處理。同時在玉米芯水解時，由于是將整塊玉米芯放入水解釜的，玉米芯顆粒較大，導致催化劑酸液滲透到玉米芯內(nèi)部的速度慢，致使玉米芯的水解速度慢，且水解不徹底，生產(chǎn)效率低。另外，在再生陰、陽離子交換樹脂時產(chǎn)生的廢酸、廢堿液直接排放，導致廢水排放量大，污染環(huán)境嚴重。始終采用高壓飽和蒸汽將低濃度的木糖液濃縮至高濃度的木糖膏，蒸汽耗量大，由此可見，傳統(tǒng)的木糖生產(chǎn)工藝存在著高消耗、高能耗、高污染等三高問題，不符合國家產(chǎn)業(yè)政策要求，存在著較大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展風險，因此，研發(fā)一種新型木糖生產(chǎn)工藝是形勢所趨，也是廣大科研人員的共同任務(wù)目標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種木糖的生產(chǎn)工藝。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實現(xiàn)的，該生產(chǎn)工藝步驟如下:
1)粉碎:玉米芯經(jīng)除塵、除雜后轉(zhuǎn)入粉碎機中，將玉米芯粉碎至2-3cm，備用；
2)高溫水蒸煮:將粉碎后的玉米芯導入高溫水蒸煮罐中，按玉米芯干物重量的1:5-10加入蒸發(fā)冷凝水，并開啟攪拌裝置，控制攪拌轉(zhuǎn)速為10-100轉(zhuǎn)/分鐘，用蒸汽升溫至80-110°C、保溫1-3小時后送入固液分離裝置進行固液分離，分離后的高溫蒸煮液進入沉降池，其上清液用于玉米芯的罐外預處理，以節(jié)省工業(yè)水資源;分離后的高溫蒸煮渣進入水解釜，進行水解操作；
3)水解:將高溫蒸煮渣倒入水解釜中，按高溫蒸煮渣干物重量的1:4-12加入經(jīng)反滲透設(shè)備處理過的淡水，并加入濃鹽酸，使水解釜中混合液的鹽酸濃度為0.8-1.2%，開動攪拌裝置，控制攪拌轉(zhuǎn)速為10-100轉(zhuǎn)/分鐘，然后通入蒸汽，升溫至100-120°C、保溫2-4小時后送入固液分離裝置進行固液分離，分離后的木糖水解液進入水解液罐，進行后續(xù)的精制處理;分離后的水解渣進入渣煤混燒生物質(zhì)鍋爐進行燃燒制備蒸汽，用于本發(fā)明工藝的蒸發(fā)濃縮用；
4)脫色:用栗將水解液罐中的木糖水解液打至脫色釜或脫色柱中，利用脫色釜或脫色柱中的脫色劑將木糖水解液中的色素去除，使其透光率達到70-80%;
5)精制:對木糖脫色液進行精制處理，使其電導率降低至50ys/cm以下；
6)連續(xù)膜濃縮:采用濃縮膜對木糖精制液進行濃縮，得到木糖膜濃縮液，其干物濃度為10-30%；
7)蒸汽蒸發(fā)濃縮:采用多效蒸汽蒸發(fā)器對木糖膜濃縮液進行再次蒸發(fā)濃縮，至干物濃度為80-85%，得到木糖糖膏；
8)結(jié)晶、離心、烘干:采用冷卻降溫結(jié)晶的方式，按l°C/h的降溫速度進行降溫結(jié)晶，使木糖糖膏由不飽和溶液變?yōu)轱柡腿芤涸俎D(zhuǎn)化為過飽和溶液，其木糖晶粒不斷長大并析出，通過三足式離心機將木糖晶體與母液分離，分別得到木糖晶體和木糖母液，木糖晶體再通過蒸汽烘干裝置將木糖晶體中的水分去除，得到結(jié)晶木糖成品;木糖母液作為副產(chǎn)品出售，用于制備焦糖色素產(chǎn)品的原料。
[0006]所述的步驟3)中的水解過程重復1-2次，直到將玉米芯中的半纖維素充分轉(zhuǎn)化為單個的木糖分子。
[0007]所述的固液分離裝置是履帶式固液分離機、板框過濾機或轉(zhuǎn)鼓式離心機。
[0008]所述的脫色劑是指粉末活性炭、顆?；钚蕴?、脫色樹脂中的一種或幾種組合。
[0009]所述的木糖脫色液精制處理過程是指經(jīng)陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂的串聯(lián)工藝;經(jīng)陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂的串聯(lián)工藝;經(jīng)連續(xù)電滲析脫酸脫鹽工藝或者經(jīng)色譜層析吸附除鹽工藝中的一種工藝過程。
[0010]所述的陽離子交換樹脂是采用濃度為30%的鹽酸進行再生復蘇，其再生濃度為2-5%;陰離子交換樹脂是采用濃度為30%的氫氧化鈉溶液進行再生復蘇，其再生濃度為2-5%。
[0011]所述的陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂再生產(chǎn)生的廢鹽酸液、廢液堿液分開單獨儲存，然后通過電滲析技術(shù)對廢鹽酸液、廢液堿液進行單獨回收，其回收率達到80%以上，回收的鹽酸液用于玉米芯的水解，回收的液堿液用于陰離子交換樹脂的預再生用。
[0012]所述的色譜層析吸附除鹽工藝中選用的色譜層析吸附劑是鈉型色譜分離樹脂。
[0013]所述的多效蒸汽蒸發(fā)器是指雙效蒸發(fā)器、三效蒸發(fā)器、四效蒸發(fā)器、五效蒸發(fā)器、單效蒸發(fā)器、MVR機械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)器中的一種或幾種組合。
[0014]所述的濃縮膜為納濾膜、反滲透膜或高壓離子膜。
[0015]本發(fā)明的一種木糖的生產(chǎn)工藝和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
I)將玉米芯粉碎，增大了比表面積，更利于催化劑酸液的侵入，縮短了接觸和浸泡時間，提高了水解效率，增加了木糖的產(chǎn)糖率。
[0016]2)采用鹽酸水解玉米芯制備木糖，水解酸度低，木糖液顏色淺，節(jié)省后續(xù)脫色劑的用量，利于精制處理，同時，產(chǎn)生的廢水由于不含有硫酸根離子易于生化處理，減輕對環(huán)境的污染。
[0017]3)采用連續(xù)膜濃縮技術(shù)部分替代蒸汽蒸發(fā)工藝，可以使噸水的蒸發(fā)成本由傳統(tǒng)工藝的50-70元/噸水降低至本工藝的8-12元/噸水，具有較好的節(jié)能效果。
[0018]4)通過電滲析技術(shù)回收再生陰、陽離子交換樹脂產(chǎn)生的廢鹽酸液、廢液堿液，回收效率高、效果好，可以節(jié)省酸、堿用量。
[0019]5)本發(fā)明的工藝技術(shù)相比于傳統(tǒng)木糖生產(chǎn)的工藝技術(shù)，簡化了工藝流程，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，增加了木糖產(chǎn)率，降低了木糖的生產(chǎn)成本，減少了廢水排放，具有顯著的經(jīng)濟、環(huán)保效果。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
[0021]實施例1:
該木糖的生產(chǎn)工藝步驟如下:
1)粉碎:取經(jīng)除塵、除雜后的玉米芯1000kg，轉(zhuǎn)入萬能粉碎機中，開動電機，調(diào)節(jié)變頻功率為50Hz，將玉米芯粉碎至2cm，備用；
2)高溫水蒸煮:將粉碎后的玉米芯導入高溫水蒸煮罐中，按玉米芯干物重量的1:5加入蒸發(fā)冷凝水，并開啟攪拌裝置，控制攪拌轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘，用蒸汽升溫至80°C、保溫3小時后送入履帶式固液分離機進行固液分離，分離后的高溫蒸煮液進入沉降池，其上清液用于玉米芯的罐外預處理，以節(jié)省工業(yè)水資源；分離后的高溫蒸煮渣進入水解釜，進行水解操作；
3)水解:將高溫蒸煮渣倒入水解釜中，按高溫蒸煮渣干物重量的1:12加入經(jīng)反滲透設(shè)備處理過的淡水，并加入320kg濃度為30%濃鹽酸，使水解爸中混合液的鹽酸濃度為0.8%，開動攪拌裝置，控制攪拌轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分鐘，然后通入蒸汽，升溫至100°C、保溫4小時后送入履帶式固液分離機進行固液分離，分離后得到的木糖水解液的折光濃度為6%，透光率為36%，酸度為0.65%，然后進入水解液罐進行后續(xù)的精制處理;分離后的水解渣進入渣煤混燒生物質(zhì)鍋爐進行燃燒制備蒸汽，用于本發(fā)明工藝的蒸發(fā)濃縮用；上述水解過程重復I次，直到將玉米芯中的半纖維素充分轉(zhuǎn)化為單個的木糖分子；
4)脫色:用栗將水解液罐中的木糖水解液打至脫色釜中，控制脫色溫度為70°C、攪拌轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分鐘、保溫攪拌時間40分鐘，利用其中的粉末活性炭將木糖水解液中的色素去除，得到透光率為70%的木糖脫色液；
5)精制:將木糖脫色液通過裝有001X7型陽離子交換樹脂、D301型陰離子交換樹脂、001X7型陽離子交換樹脂相串聯(lián)的離子交換柱中，對木糖脫色液進行精制處理，使其電導率降低至50ys/cm以下，得到折光濃度為4%的木糖精制液；
6)連續(xù)膜濃縮:采用納濾膜對木糖精制液進行濃縮，得到木糖膜濃縮液，其干物濃度為
10%；
7)蒸汽蒸發(fā)濃縮:采用多效蒸汽蒸發(fā)器對木糖膜濃縮液進行再次蒸發(fā)濃縮，至干物濃度為80%，得到木糖糖膏；
8)結(jié)晶、離心、烘干:采用冷卻降溫結(jié)晶的方式，按l°C/h的降溫速度進行降溫結(jié)晶，使木糖糖膏由不飽和溶液變?yōu)轱柡腿芤涸俎D(zhuǎn)化為過飽和溶液，其木糖晶粒不斷長大并析出，通過三足式離心機將木糖晶體與母液分離，分別得到木糖晶體95kg和干物濃度為60%的木糖母液90kg，木糖晶體再通過蒸汽烘干裝置將木糖晶體中的水分去除，得到結(jié)晶木糖成品，其水分質(zhì)量百分比含量為0.35%;木糖母液作為副產(chǎn)品出售，用于制備焦糖色素產(chǎn)品的原料。
[0022]實施例2: 該木糖的生產(chǎn)工藝步驟如下:
1)粉碎:取經(jīng)除塵、除雜后的玉米芯800kg，轉(zhuǎn)入萬能粉碎機中，開動電機，調(diào)節(jié)變頻功率為35Hz，將玉米芯粉碎至3cm，備用；
2)高溫水蒸煮:將粉碎后的玉米芯導入高溫水蒸煮罐中，按玉米芯干物重量的1:10加入蒸發(fā)冷凝水，并開啟攪拌裝置，控制攪拌轉(zhuǎn)速為10轉(zhuǎn)/分鐘，用蒸汽升溫至110°C、保溫I小時后送入板框過濾機進行固液分離，分離后的高溫蒸煮液進入沉降池，其上清液用于玉米芯的罐外預處理，以節(jié)省工業(yè)水資源;分離后的高溫蒸煮渣進入水解釜，進行水解操作；
3)水解:將高溫蒸煮渣倒入水解釜中，按高溫蒸煮渣干物重量的1:4加入經(jīng)反滲透設(shè)備處理過的淡水，并加入128kg濃度為30%濃鹽酸，使水解爸中混合液的鹽酸