專利名稱：一種從植物纖維中提取半纖維素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半纖維素的提取方法，尤其涉及一種在低水分含量下從植物纖維特別是玉米纖維中提取半纖維素的方法，屬于玉米深加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
玉米深加工是以玉米為原料，采用物理、化學(xué)方法和發(fā)酵工程等工藝技術(shù)對(duì)玉米進(jìn)行深度的加工。在玉米深加工過程中，會(huì)有大量的副產(chǎn)品產(chǎn)生，如玉米纖維就是玉米淀粉加工的副產(chǎn)品，又稱玉米皮，是玉米粒的外皮，約占玉米總重量的10％左右。目前我國玉米淀粉行業(yè)年加工玉米1000萬噸，玉米皮估計(jì)就有近100多萬噸。據(jù)測(cè)定，玉米皮中含淀粉、半纖維素、纖維素、蛋白質(zhì)、脂肪、灰分等物質(zhì)，其中半纖維素約占20～40％，另外還含有少許的微量元素。
半纖維素在食品和工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用，如作為膠粘劑的成分等，因此，半纖維素的提取，尤其是從植物纖維特別是在玉米深加工過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品——玉米纖維中提取半纖維素，對(duì)玉米深加工領(lǐng)域有著積極的意義，將有助于提升產(chǎn)品的附加值和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
目前半纖維素的提取主要為水提取法，此方法要求反應(yīng)物濃度稀釋度高，典型的為固體含量10％左右、液體90％左右，因此在工業(yè)生產(chǎn)中造成水的大量消耗，增大了提取成本；同時(shí)，由于半纖維素在水溶液中有很大的溶解度且其水溶液的黏度相當(dāng)大，也給從其水溶液中提取半纖維素造成很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的問題是提供一種堿性提取半纖維素的方法，即在低水分含量下從植物纖維特別是玉米纖維中提取半纖維素的方法，該方法反應(yīng)物的濃度比水提取法要求的反應(yīng)物濃度高，提取中不要求使用大量的水，明顯降低了提取成本。
本發(fā)明的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其步驟如下1)將植物纖維、堿、水混合后放入帶有攪拌裝置和加熱系統(tǒng)的反應(yīng)釜中，其中堿的加入量以重量百分比計(jì)，為植物纖維干重的10％～40％，水的量以重量百分比計(jì)，為植物纖維干重的10％～60％，pH值11～12；2)加熱，將反應(yīng)釜溫度升至35℃～85℃，同時(shí)開啟攪拌裝置，使步驟1)所述混合物在300rpm～2000rpm的轉(zhuǎn)速條件下，攪拌10s～10min；3)將步驟2)所述混合物以常規(guī)方法過濾或離心，得到的濾液或上清液即為半纖維素的提取液；4)向半纖維素的提取液中加入其2～3倍體積量的80％～95％的乙醇，使可溶性半纖維素沉淀，常規(guī)過濾，收集產(chǎn)物并干燥，得半纖維素。
上述的從植物纖維中提取半纖維素的方法中步驟1)所述植物纖維是玉米、小麥、蕎麥、大豆、米類、燕麥的纖維之一或其混合物。
其中步驟1)所述植物纖維優(yōu)選是玉米纖維。
上述的從植物纖維中提取半纖維素的方法中步驟1)所述堿優(yōu)選是堿金屬的氫氧化物，其加入量以重量百分比計(jì)，優(yōu)選為植物纖維干重的10％～30％。
其中所述堿金屬的氫氧化物優(yōu)選是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣之一，其加入量以重量百分比計(jì)，最適為植物纖維干重的10％～25％。
上述的從植物纖維中提取半纖維素的方法中步驟1)所述水的量以重量百分比計(jì)，優(yōu)選為植物纖維干重的15％～50％。
其中步驟1)所述水的量以重量百分比計(jì)，最優(yōu)選為植物纖維干重的20％～40％。
上述的從植物纖維中提取半纖維素的方法中步驟2)所述反應(yīng)釜溫度優(yōu)選為45℃～70℃。
上述的從植物纖維中提取半纖維素的方法中步驟2)所述攪拌轉(zhuǎn)速優(yōu)選為800rpm～1500rpm，攪拌時(shí)間優(yōu)選為2min～8min。
另外，步驟2)所述攪拌過程中，為能夠更有效地控制攪拌和半纖維素的提取，利用加入常規(guī)的酶、酸或氧化劑可以降低混合物的黏度、顏色和pH。
利用本發(fā)明的方法有益之處在于①本發(fā)明的堿性提取大大減少了水的使用，降低了水的投資成本，同時(shí)減少了水資源的消耗和浪費(fèi)。
②本發(fā)明的方法堿性提取后得到提取液黏度較低，利于半纖維素的進(jìn)一步提取。
③以植物纖維特別是玉米纖維為原料提取半纖維素，克服了以玉米纖維為原料生產(chǎn)動(dòng)物飼料造成的產(chǎn)品附加值低等問題。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11)將玉米纖維、18％氫氧化鈉、水混合后放入帶有攪拌裝置和加熱系統(tǒng)的反應(yīng)釜中，其中18％氫氧化鈉的加入量以重量百分比計(jì)，為玉米纖維干重的20％，水的量以重量百分比計(jì)，為玉米纖維干重的30％，pH值11.5；2)加熱，將反應(yīng)釜溫度升至70℃±2℃，同時(shí)開啟攪拌裝置，使步驟1)所述混合物在1000rpm的轉(zhuǎn)速條件下，攪拌5min；3)將步驟2)所述混合物以常規(guī)方法過濾或離心，得到的濾液或上清液即為半纖維素的提取液；4)向半纖維素的提取液中加入其2.5倍體積量的90％的乙醇，使可溶性半纖維素沉淀，常規(guī)過濾，收集產(chǎn)物并干燥，得半纖維素。
實(shí)施例21)將大豆纖維、20％氫氧化鉀、水混合后放入帶有攪拌裝置和加熱系統(tǒng)的反應(yīng)釜中，其中20％氫氧化鉀的加入量以重量百分比計(jì)，為大豆纖維干重的40％，水的量以重量百分比計(jì)，為大豆纖維干重的60％，pH值12；2)加熱，將反應(yīng)釜溫度升至80℃±2℃，同時(shí)開啟攪拌裝置，使步驟1)所述混合物在2000rpm的轉(zhuǎn)速條件下，攪拌10min；3)將步驟2)所述混合物以常規(guī)方法過濾或離心，得到的濾液或上清液即為半纖維素的提取液；4)向半纖維素的提取液中加入其2倍體積量的95％的乙醇，使可溶性半纖維素沉淀，常規(guī)過濾，收集產(chǎn)物并干燥，得半纖維素。
實(shí)施例31)將小麥纖維(麩皮)、20％氫氧化鈣、水混合后放入帶有攪拌裝置和加熱系統(tǒng)的反應(yīng)釜中，其中20％氫氧化鈣的加入量以重量百分比計(jì)，為小麥纖維干重的10％，水的量以重量百分比計(jì)，為小麥纖維干重的15％，pH值11；2)加熱，將反應(yīng)釜溫度升至35℃～45℃，同時(shí)開啟攪拌裝置，使步驟1)所述混合物在300rpm的轉(zhuǎn)速條件下，攪拌20s；3)將步驟2)所述混合物以常規(guī)方法過濾或離心，得到的濾液或上清液即為半纖維素的提取液；4)向半纖維素的提取液中加入其3倍體積量的80％的乙醇，使可溶性半纖維素沉淀，常規(guī)過濾，收集產(chǎn)物并干燥，得半纖維素。
權(quán)利要求
1.一種從植物纖維中提取半纖維素的方法，其步驟是1)將植物纖維、堿、水混合后放入帶有攪拌裝置和加熱系統(tǒng)的反應(yīng)釜中，其中堿的加入量以重量百分比計(jì)，為植物纖維干重的10％～40％，水的量以重量百分比計(jì)，為植物纖維干重的10％～60％，pH值11～12；2)加熱，將反應(yīng)釜溫度升至35℃～85℃，同時(shí)開啟攪拌裝置，使步驟1)所述混合物在300rpm～2000rpm的轉(zhuǎn)速條件下，攪拌10s～10min；3)將步驟2)所述混合物以常規(guī)方法過濾或離心，得到的濾液或上清液即為半纖維素的提取液；4)向半纖維素的提取液中加入其2～3倍體積量的80％～95％的乙醇，使可溶性半纖維素沉淀，常規(guī)過濾，收集產(chǎn)物并干燥，得半纖維素。
2.如權(quán)利要求1所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是步驟1)所述植物纖維是玉米、小麥、蕎麥、大豆、米類、燕麥的纖維之一或其混合物。
3.如權(quán)利要求2所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是步驟1)所述植物纖維是玉米纖維。
4.如權(quán)利要求1所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是步驟1)所述堿是指堿金屬的氫氧化物，其加入量以重量百分比計(jì)，為植物纖維干重的10％～30％。
5.如權(quán)利要求4所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是所述堿金屬的氫氧化物是指氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣之一，其加入量以重量百分比計(jì)，為植物纖維干重的10％～25％。
6.如權(quán)利要求1所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是步驟1)所述水的量以重量百分比計(jì)，為植物纖維干重的15％～50％。
7.如權(quán)利要求6所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是步驟1)所述水的量以重量百分比計(jì)，為植物纖維干重的20％～40％。
8.如權(quán)利要求1所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是步驟2)所述反應(yīng)釜溫度為45℃～70℃。
9.如權(quán)利要求1所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是步驟2)所述攪拌轉(zhuǎn)速為800rpm～1500rpm，攪拌時(shí)間為2min～8min。
10.如權(quán)利要求1所述的從植物纖維中提取半纖維素的方法，其特征是步驟2)所述攪拌過程中，用常規(guī)的酶、酸或氧化劑可以降低混合物的黏度、顏色和pH。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從植物纖維中提取半纖維素的方法，其步驟是將植物纖維、堿、水混合后放入帶有攪拌裝置和加熱系統(tǒng)的反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜溫度升至35℃～85℃，同時(shí)在300rpm～2000rpm的轉(zhuǎn)速條件下，攪拌10s～10min，以常規(guī)方法過濾或離心，得到的濾液或上清液即為半纖維素的提取液；向半纖維素的提取液中加入其2～3倍體積量的80％～95％的乙醇，使可溶性半纖維素沉淀，常規(guī)過濾，收集產(chǎn)物并干燥，得半纖維素。本發(fā)明的方法反應(yīng)物的濃度比水提取法要求的反應(yīng)物濃度高，提取中不要求使用大量的水，明顯降低了提取成本。
文檔編號(hào)C08B37/00GK1923855SQ20061006900
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者王勇, 李偉, 阿納斯, 孫宗寶, 崔立平, 許萍, 楊會(huì)敏, 滕俊強(qiáng) 申請(qǐng)人:山東西王糖業(yè)有限公司