專利名稱：利用木糖母液生產(chǎn)木糖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及木糖的生產(chǎn)方法，具體地說，涉及一種利用木糖母液生產(chǎn)高純度木糖的方法。
背景技術(shù)：
木糖是一種甜味劑，主要用于食品加工領(lǐng)域，目前國內(nèi)的木糖生產(chǎn)工藝是以玉米芯或甘蔗渣，在酸水解條件下得到木糖液，然后再經(jīng)提純得到結(jié)晶木糖，其中的木糖母液因?yàn)殡s糖含量高，木糖純度低，難以將母液中的木糖結(jié)晶提純，最終木糖母液大部分用做色素原料，浪費(fèi)資源。一般而言，對木糖母液的處理包括兩種方法，一種方法為用色譜分離法去提純阿拉伯糖及木糖，但色譜分離成本高，所得阿拉伯糖因市場容量小，生產(chǎn)出來的阿拉伯糖難以處理，造成提純后的木糖成本高；另一種方法為用發(fā)酵法將母液中的葡萄糖用酵母 菌發(fā)酵成酒精后，料液中的木糖再經(jīng)提純?yōu)榻Y(jié)晶木糖，該方案成本高，難以在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用木糖母液生產(chǎn)高純度木糖的方法。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明中采用的木糖母液為以玉米芯或甘蔗渣為原料經(jīng)稀酸水解、中和、脫色、離交、濃縮、結(jié)晶和離心后所得的木糖母液。本發(fā)明的一種利用木糖母液生產(chǎn)高純度木糖的方法，包括如下步驟1)向木糖母液中加入離交液，使其干物濃度調(diào)至10% 30% ；2)將混合料液用截留0. I 0. 5kD分子量的濾膜過濾，使濾液透光率達(dá)80% 98%;多糖含量由占干物量的4. 2%以上降低到0.5%以下；3)再將濾液依次過陽離子交換柱和陰離子交換柱，使濾液中陰陽離子含量控制在IOppm以下；4)濃縮過柱后的濾液，將干物濃度調(diào)至75% 90% (優(yōu)選85%) ；5)濃縮液經(jīng)降溫(優(yōu)選降至35°C)結(jié)晶、離心、烘干后，即得成品木糖。其中，步驟I)中所述離交液為以玉米芯或甘蔗渣為原料經(jīng)稀酸水解、中和后(優(yōu)選向水解液中加入碳酸鈣中和至料液PH值3)，中和液經(jīng)0. 1%活性碳(重量體積比kg/L)脫色后，依次經(jīng)陽離子交換柱及陰離子交換柱處理，所得液體經(jīng)熱力濃縮使干物含量達(dá)到15 30%，然后過截留分子量為0. 3kD的濾膜，所得液體再次經(jīng)陽離子交換柱及陰離子交換柱處理，即得。制備離交液使用的固液比(kg/L)為I : 5 ;稀酸濃度為0. 5 I. 5% ;反應(yīng)溫度為110 130°C ;反應(yīng)時間為I 5h。步驟I)中所述木糖母液的制備方法為以玉米芯或甘蔗渣為原料經(jīng)稀酸水解、中和后(優(yōu)選向水解液中加入碳酸鈣中和至料液PH值3)，中和液經(jīng)0. 1%活性碳(重量體積比kg/L)脫色后，依次經(jīng)陽離子交換柱及陰離子交換柱處理，所得液體經(jīng)熱力濃縮使干物含量達(dá)到15 30%，然后過截留分子量為0. 3kD的濾膜，所得液體再次經(jīng)陽離子交換柱及陰離子交換柱處理，所得液體經(jīng)熱力濃縮至干物濃度80 85%，降溫結(jié)晶，離心后即得。制備木糖母液使用的固液比(kg/L)為I : 5 ;稀酸濃度為0. 5 I. 5% ;反應(yīng)溫度為110 130°C ;反應(yīng)時間為I 5h。前述的方法，步驟I)中木糖母液與離交液的重量比為I : 1-10。本發(fā)明中使用的陽離子交換柱為001*7等，陰離子交換柱為D315等。使用的濾膜優(yōu)選為有機(jī)膜。本發(fā)明研究表明，影響木糖結(jié)晶率的主要因素是木糖在高濃度結(jié)晶時，由于木糖中含有的多糖及其它雜糖的存在，造成高濃度木糖液粘度大，結(jié)晶困難，將木糖液中的多糖去除后，木糖在高濃度時的流動性明顯得到極大改善，同時木糖結(jié)晶料液因流動性好，易于結(jié)晶，最終提聞了木糖結(jié)晶率。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 本發(fā)明通過向難以結(jié)晶的木糖母液中加入一定量的木糖離交液，將木糖液中的木糖純度提高，然后用濾膜將混合糖液中的色素及多糖一起經(jīng)膜分離后除去，膜濾后的糖液經(jīng)濃縮后由于糖液中多糖成分的去除，使難以結(jié)晶的木糖母液得以結(jié)晶提純，總木糖結(jié)晶率提高了約10%以上，極大降低了木糖生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段，所用原料均為市售商品。本發(fā)明中涉及到的百分號“％”，若未特別說明，為質(zhì)量百分比。實(shí)施例I利用木糖母液生產(chǎn)高純度木糖I. I離交液及木糖母液的制備以300kg玉米芯為原料，按固液比I : 5 (重量體積比，kg/L)加入稀硫酸，硫酸濃度I. 0%，120°C條件下保溫2. 5小時。反應(yīng)結(jié)束后離心，得木糖水解液，然后向水解液中加入碳酸鈣中和調(diào)PH值至3，攪拌15分鐘，靜置30分鐘后過濾，得木糖中和液1380L。木糖中和液升溫到60°C后，加入0. I %粉狀活性碳(重量體積比kg/L)，攪拌15分鐘，保溫30分鐘后過濾，得透光率5%的脫色液；脫色液依次經(jīng)陽離子交換柱001*7及陰離子交換柱D315，使濾液中陰陽離子含量控制在30ppm以下，得透光率為15%的離交液1548L，木糖濃度4. 37%，干物濃度5. 39%。將一次離交液進(jìn)行熱力濃縮，使干物濃度達(dá)20%，得濃縮液400L，濃縮后的離交液透光率為I %，濃縮液過截留分子量為0. 3kD的有機(jī)膜，得膜濾液430L，膜分離后的木糖液透光率為90%，木糖液中的多糖含量由膜過濾前的2. 5%降至膜過濾后的0. 34%。膜濾后的木糖液再依次過陽離子交換柱001*7和陰離子交換柱D315，使濾液中陰陽離子含量控制在IOppm以下，所得離交液466L備用。取部分離交液經(jīng)濃縮，將木糖液中的干物濃度濃縮到85 %，得料液總量44. 6kg，然后降溫結(jié)晶，待溫度降到35°C后，將料液離心，得結(jié)晶木糖23. 9kg，同時得母液20. 7kg。I. 2利用木糖母液生產(chǎn)高純度木糖向20kg的木糖母液(母液中干物濃度63%，木糖濃度36%，葡萄糖濃度10%，阿拉伯糖濃度13%，多糖濃度4% )中加入IOOkg的木糖離交液，攪拌15分鐘，得到干物濃度為14. 3%的混合糖液120kg，糖液透光率為30%。將混合糖液過截留分子量為0. 3kD的有機(jī)膜，得膜濾液126公斤，濾液干物濃度13.0%,膜分離后的木糖液透光率為90 %，木糖液中的多糖含量由膜過濾前的4. 89 %降低到膜過濾后的0. 42%。膜濾后的木糖液依次過陽離子交換柱001*7和陰離子交換柱D315，使濾液中陰陽離子含量控制在IOppm以下；再經(jīng)濃縮，將木糖液中的干物濃度濃縮至83%，得料液總量19. 0kg，然后降溫結(jié)晶，待溫度降到35°C后，將料液離心，得結(jié)晶木糖，然后烘干得99%純度的木糖5. 84公斤，計(jì)算結(jié)晶率為54. 8 %。實(shí)施例2利用木糖母液生產(chǎn)高純度木糖離交液及木糖母液的制備同實(shí)施例I。向20kg的木糖母液(母液中干物濃度63%，木糖濃度36%，葡萄糖濃度10%，阿拉伯糖濃度13%，多糖濃度4% )中加入200kg的木糖離交液(離交液中干物濃度4. 6%，木糖濃度4. 0%，葡萄糖濃度0. 24%，阿拉伯糖濃度0.32%，多糖濃度0. 046%),攪拌15分 鐘，得到干物濃度為9. 0%的混合糖液220kg，糖液透光率為35%。將混合糖液過截留分子量為0. 2kD的有機(jī)膜，得膜濾液231公斤，濾液干物濃度7.2%,膜分離后的木糖液透光率為96 %，木糖液中的多糖含量由膜過濾前的4. 05 %降低到月旲過濾后的0. 39%。膜濾后的木糖液依次過陽離子交換柱001*7和陰離子交換柱D315，使濾液中陰陽離子含量控制在IOppm以下；再經(jīng)濃縮，將木糖液中的干物濃度濃縮至83%，得料液總量24. 1kg，然后降溫結(jié)晶，待溫度降到35°C后，將料液離心，得結(jié)晶木糖，然后烘干得99%純度的木糖6. 11公斤，計(jì)算結(jié)晶率為57. 6 %。實(shí)施例3利用木糖母液生產(chǎn)高純度木糖離交液及木糖母液的制備同實(shí)施例I。向20kg的木糖母液(母液中干物濃度63%，木糖濃度36%，葡萄糖濃度10%，阿拉伯糖濃度13%，多糖濃度4%)中加入50kg的木糖離交液(離交液中干物濃度4.6%，木糖濃度4. 0%，葡萄糖濃度0. 24%，阿拉伯糖濃度0. 32%，多糖濃度0. 046% ),攪拌15分鐘，得到干物濃度為21. 3%的混合糖液70kg，糖液透光率為27%。將混合糖液過截留分子量為0. 4kD的有機(jī)膜，得膜濾液73. 5公斤，濾液干物濃度
19.3%，膜分離后的木糖液透光率為93%，木糖液中的多糖含量由膜過濾前的5. 51%降低到膜過濾后的0. 46%。膜濾后的木糖液依次過陽離子交換柱001*7和陰離子交換柱D315，使濾液中陰陽離子含量控制在IOppm以下；再經(jīng)濃縮，將木糖液中的干物濃度濃縮至83%，得料液總量16. 5kg，然后降溫結(jié)晶，待溫度降到35°C后，將料液離心，得結(jié)晶木糖，然后烘干得99%純度的木糖4. 11公斤，計(jì)算結(jié)晶率為47. 4%。實(shí)施例4利用木糖母液生產(chǎn)高純度木糖離交液及木糖母液的制備同實(shí)施例I。將20kg的木糖母液(母液中干物濃度63%，木糖濃度36%，葡萄糖濃度10%，阿拉伯糖濃度13%，多糖濃度4%，糖液透光率為22% )，加水50kg稀釋，稀釋后的糖液過截留分子量為0. 3kD的有機(jī)膜，得膜濾液73. 5公斤，濾液干物濃度16. 3%，膜分離后的木糖液透光率為96%，木糖液中的多糖含量由膜過濾前的6. 39%降低到膜過濾后的0. 43%。膜濾后的木糖液依次過陽離子交換柱001*7和陰離子交換柱D315，使濾液中陰陽離子含量控制在IOppm以下；再經(jīng)濃縮，將木糖液中的干物濃度濃縮至82%，得料液總量14. 1kg，然后降溫結(jié)晶，待溫度降到35°C后，將料液離心，得結(jié)晶木糖，然后烘干得99%純度的木糖2. 81公斤，計(jì)算結(jié)晶率為41. 2 %。
雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用木糖母液生產(chǎn)木糖的方法，所述木糖母液為以玉米芯或甘蔗渣為原料經(jīng)稀酸水解、中和、脫色、離交、濃縮、結(jié)晶和離心后所得的木糖母液，其特征在于，包括如下步驟 1)向木糖母液中加入離交液，使其干物濃度調(diào)至10% 30%; 2)將混合料液用截留O.I O. 5kD分子量的濾膜過濾，使濾液透光率達(dá)80% 98% ； 3)再將濾液依次過陽離子交換柱和陰離子交換柱，使濾液中陰陽離子含量控制在IOppm以下； 4)濃縮過柱后的濾液，將干物濃度調(diào)至75% 90%； 5)濃縮液經(jīng)降溫結(jié)晶、離心、烘干后，即得成品木糖； 其中，步驟I)中所述離交液的制備方法為以玉米芯或甘蔗渣為原料經(jīng)稀酸水解、中和后，中和液經(jīng)O. 1%活性碳脫色后，依次經(jīng)陽離子交換柱及陰離子交換柱處理，所得液體經(jīng)熱力濃縮使干物含量達(dá)到15 30%，然后過截留分子量為O. 3kD的濾膜，所得液體再次經(jīng)陽離子交換柱及陰離子交換柱處理，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，制備步驟I)中所述離交液使用的固液比(kg/L)為I : 5 ;稀酸濃度為O. 5 I. 5% ;反應(yīng)溫度為110 130°C ;反應(yīng)時間為I 5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟I)中所述木糖母液的制備方法為以玉米芯或甘蔗渣為原料經(jīng)稀酸水解、中和后，中和液經(jīng)O. 1%活性碳脫色后，依次經(jīng)陽離子交換柱及陰離子交換柱處理，所得液體經(jīng)熱力濃縮使干物含量達(dá)到15 30%，然后過截留分子量為O. 3kD的濾膜，所得液體再次經(jīng)陽離子交換柱及陰離子交換柱處理，所得液體經(jīng)熱力濃縮至干物濃度80 85%，降溫結(jié)晶，離心后即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，制備步驟I)中所述木糖母液使用的固液比(kg/L)為I : 5 ;稀酸濃度為O. 5 I. 5% ;反應(yīng)溫度為110 130°C ;反應(yīng)時間為I 5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟I)中木糖母液與離交液的重量比為I 1-10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用的陽離子交換柱為001*7。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用的陰離子交換柱為D315。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用的濾膜為有機(jī)膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，步驟5)中將濃縮液降至35°C，結(jié)晶、離心、烘干。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，制備步驟I)中所述木糖母液及離交液過程中，向水解液中加入碳酸鈣中和至料液pH值3，得中和液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用木糖母液生產(chǎn)木糖的方法，其是向木糖生產(chǎn)中的木糖母液中加入一定量的離交液，使糖液干物濃度調(diào)至10％～30％，混合糖液過截留0.1～0.5kD分子量的濾膜，將混合糖液中的多糖截留，使小分子的單糖保留在濾液中，再依次經(jīng)過陽離子交換柱和陰離子交換柱，使濾液中陰陽離子含量控制在10ppm以下，濃縮、結(jié)晶后得到木糖成品。通過向難以結(jié)晶的木糖母液中加入離交液，將木糖液中的木糖純度提高，然后用濾膜將混合糖液中的色素及多糖一起經(jīng)膜分離后除去，膜濾后的糖液經(jīng)濃縮后由于糖液中多糖成分的去除，使難以結(jié)晶的木糖母液得以結(jié)晶提純，總木糖結(jié)晶率提高了約10％以上，極大降低了木糖生產(chǎn)成本。
文檔編號C07H3/02GK102964393SQ20121050170
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李榮杰, 尚海濤, 潘聲龍, 鄧遠(yuǎn)德, 楊為華, 馮杰 申請人:安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司