玉米芯制取木糖醇,15级过控1班,费勤进,简述,1、用玉米芯制取木糖醇生产发展历史 2、木糖醇的主要化学性质和用途 3、制取木糖醇主要化学反应 4、制取木糖醇的工艺流程 5、关键设备 6、优点与改进,1、生产发展历史,1891年，费歇尔和贝伦特借助钠汞剂还原木糖得到浆状木糖醇，未获结晶 1942年，华夫罗用木糖高压催化制得结晶木糖醇 上世纪60年代，前苏联建成第一个木糖醇生产企业 上世纪70年代，我国开始使用玉米芯制取木糖醇的的实验和研究工作返回,2、木糖醇的主要化学性质和用途,木糖醇在食品工业上的应用 木糖醇在医药工业上的应用 木糖醇在轻工业上的应用 化学性质,返回,食品工业：木糖醇可以作为甜味剂加工成各种食品,如糖果、巧克力、饮料、果酱、糕点等,主要作为糖尿病人专用食品.此外木糖醇因具有防龋特性,所以是防龋齿食品的重要原料国内外近年来又用木糖醇制成畅销的无糖口香糖医药工业：由于木糖醇能降低糖尿病人的血糖值,并减轻吃得多,喝得多,尿得多症状,所以是糖尿病人的辅助治疗剂在日本、德国、前苏联、美国等发达国家,均将木糖醇作为药物出售有的国家将其列人营养药物,因木糖醇能提供热量、能保肝此外木糖醇有润肠作用,所以可以作缓溶剂使用。
轻工业：木糖醇可以代替甘油作保湿剂,例如牙膏生产中和甘油混合作用,能增加赋效果,在纸张中作增韧剂,在卷烟中作保湿加香剂.,化学性质：木糖醇受热分子内部脱水,成为环状失水木糖醇;和各种有机酸反应产生醋类,但和氨基酸不产生褐变反应;和糖类生成糖昔.木糖醇参与机体交换和酶活动过程产生影响.当服用木糖醇后,通过磷酸一木酮糖侧路和糖醛酸外路代谢,大约有50%一60%的木糖醇经正常代谢为CO2,4%一20%排出体外,有20%一30%被转化为糖元储存在细胞中.木糖醇进人血液不需要胰岛素就能透过细胞膜,成为组织营养.当人对糖代谢异常时,木糖醇能正常代谢.木糖醇有特殊的抗酮体作用.木糖醇不被酵母和链球菌作用,不产生成醇发酵返回,3、制取木糖醇主要化学反应,玉米芯由半纤维素、纤维素和木质素三种主要成分组成存在于半纤维素中的多缩戊糖,在水解时分子键断裂,与水分子相结合生成木糖,木糖加氢处理生产木糖醇木糖是含四个羟基和一个醛基的五碳糖,木糖的甜度和热量相当于蔗糖的67%返回,4.1制取木糖醇的工艺流程,玉米芯 预处理 水解 中和脱酸、 脱色 浓缩 离子交换净化 加氢 高压分离 木糖醇,,,,,,,,,4.2预处理,玉米芯制取木糖醇的化学过程主要是水解和氢化,由于氢化必须是纯净的木糖液在催化剂作用下进行,所以必须在原料水解以前,尽可能地除去各种非糖杂质,这就是预处理的目的。
预处理的方法基本上是热水预处理，一般采用水温120一130℃,处理时间2一3h，为了提高溶出率,有时在预处理的热水中加酸,硫酸浓度0.1%.玉米芯在进入预处理前,应进行筛分或风选,去除杂质和灰土4.3水解,选择活性高的酸催化剂,如硫酸和盐酸,适量使用,因为催化剂并不参与反应,水解完毕,尚需将其除去一般溶液浓度为0.2%一0.8% 在水溶液中采用适当的温度使以多缩戊糖为主的半纤维素水解,应使多缩戊糖充分水解,但不使产生的木糖分解,一般采用105一130℃ 掌握好水解溶点,即半纤维素的溶解到水解成单糖为止的全过程如果当多糖水解成低聚糖而尚未全部水解成单糖而停止反应,不仅会减少收率,而且会对净化过程带来困难一般木糖水解时间为3一4h4.4水解液的净化,在水解液中,约含0.6%硫酸和0.5%的有机酸(主要是醋酸),还有胶质物、腐植质、色素等物质中和和脱色过程是木糖醇生产的重要净化过程 中和的目的在于除去水解液中的硫酸,同时伴随着中和过滤过程,除去一部分胶体及悬浮物质水解液中的有机酸主要是带挥发性的醋酸,尚待蒸发浓缩过程中蒸发出去 木糖醇生产的脱色工艺和其他制糖工艺的脱色方法相同4.5水解液的蒸发浓缩,蒸发过程，不仅提高了脱色液的浓度，而且净化了半成品,一是随着蒸发浓缩过程,挥发性有机酸被蒸出,二是中和过程产生的溶解性硫酸钙,随着蒸发浓缩程度的提高,相应地析出,不过这些析出的硫酸钙,不完全悬浮在糖浆中,而是部分沉积在加热管的表面,成为蒸发器产生结垢的原因。
采用双效蒸发浓缩时，所得产物：还原物33%一35%,纯度83%以上,灰分2.5%以下,总酸0.8%一1%,其中:无机酸0一0.1%,有机酸0.5%一0.9%4.6离子交换净化工艺,根据糖浆的纯度和离子交换树脂的性能,可以按不同组合对糖浆进行净化,应使糖浆经离子交换净化以后,其净化液的纯度达到95%以上,符合氢化的要求.,4.7木糖氢化工艺,木糖加氢是在有催化剂存在时进行的.现在成熟的木糖加氢催化剂常用镍催化剂由于催化剂的活性决定木糖氢化的效果,提高催化剂的活性,对进一步降低金属镍的消耗,将起决定性的作用.,4.8木糖醇结晶工艺流程,氢化液(含醇10%一20%)一脱色过滤(活性炭滤层法)—离子交换(阳离子树脂脱镍)一预浓缩(含醇50%)一浓缩(含醇86%一88%)一助晶(降温1℃/h、总时间40h)一离心一结晶(副产品母液)返回,5、关键设备——水解罐（单批常压低酸水解）,水解罐中玉米芯经预处理完毕后,加人稀酸,通人蒸汽,使罐内物料达到沸腾,保温2~h3,使水解完全 该水解法,硫酸浓度为1.5%一2%,温度100一105℃,蒸汽压力为0.1MPa水解液含糖3%一4%,水解液为原料重的5一6倍。
返回,6、优点与改进,该工艺过程设备简单，易于实现但效率较低，能耗大 连续水解代替单批水解，层析分离代替离子交换，这样可以缩短水解时间，减小水解罐体积，提高产品质量。