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一、概述
木糖醇是一種易溶于水的白色粉晶狀新糖料。木糖醇除具有蔗糖、葡萄糖的共性外，還具有特殊的生化性能，它不需要通過(guò)胰島素，就能透過(guò)細(xì)胞壁被人體吸收，并有降低血脂、抗酮體等功能。木糖醇還是輕工、化工等多種工業(yè)產(chǎn)品的重要原料，既可用于制作飲料、糖果、罐頭等食品，又可代替甘油用于造紙、卷煙、炸藥、牙膏等生產(chǎn)，還可用來(lái)制作石油破乳劑，農(nóng)藥乳化劑、化纖助劑、抗靜電劑、防凍劑等。目前木糖醇的生產(chǎn)，在世界范圍內(nèi)，乃是一項(xiàng)新興工業(yè)。在我國(guó)木糖醇的生產(chǎn)尚處起步階段。
二、木糖醇生產(chǎn)工藝
生產(chǎn)木糖醇的原料主要是玉米芯，生產(chǎn)工藝如下。
1．玉米芯的選擇；玉米芯分紅、白兩種。紅色玉米芯會(huì)加深木糖醇的色澤，增加脫色碳的消耗定額，所以最好選用白色玉米芯作原料。同時(shí)要搞好原料的保管除雜工作，嚴(yán)防雨淋、霉?fàn)�，盡量減少風(fēng)沙、塵土等污染，在投入水解工序之前，要經(jīng)過(guò)篩選分，如能采取水洗處理最好。
2．水解：玉米芯含多縮戊糖36～40％，水解就是將以多縮戊糖為主組成的纖維素，在酸的催化作用下裂解并與水結(jié)合生產(chǎn)糖的過(guò)程。水解作用的設(shè)備主要是水解釜。首先進(jìn)行預(yù)處理，即將玉米芯投入水解釜內(nèi)，然后加水在100℃的溫度下，蒸60分鐘，把水排除，再用0．1％稀硫酸處理�？刂茥l件與下述的水處理相同。
經(jīng)酸預(yù)處理后的玉米芯，進(jìn)入水處理階段（即水解）。水處理一般有兩種方法：一種是稀酸常壓水解，二是稀酸低壓水解。工業(yè)生產(chǎn)上多采用低壓水解法。低壓水解法的控制條件為硫酸濃度l％，水解溫度120℃，水解時(shí)間4小時(shí)。玉米芯的水解產(chǎn)糖率可高達(dá)33％以上。
3．中和：水解液含硫酸約0．6～0，8％，pH值為1左右。中和處理的目的是除去水解液中的無(wú)機(jī)酸。中和方法一般采用碳酸鈣法。中和處理所用的中和缸，其容積為9m3，鐵制外殼，構(gòu)襯輝綠光巖鑄石，缸內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，常壓操作，共需3臺(tái)。首先把水解液注入中和缸，然后加溫，當(dāng)溫度升到75～80℃時(shí)，邊攪拌，邊加入波美15度的碳酸鈣乳液，直到pH值為2．3～3．0為中和點(diǎn)（控制適當(dāng)中和點(diǎn)是本工序的關(guān)鍵所在）。為使中和后生成的硫酸鈣充分沉淀，需保溫養(yǎng)晶1小時(shí)，最后通過(guò)壓濾機(jī)濾除硫酸鈣渣。
4．蒸發(fā)：中和脫酸后的糖液濃度為5％，需通過(guò)減壓蒸發(fā)，使糖液濃度提高到30～35％，即將6m3的中和液濃縮為1m3的糖漿，同時(shí)還可再析出12千克硫酸鈣。蒸發(fā)器用不銹鋼制成，蒸發(fā)周期為7～9小時(shí)。
5．脫色：濃縮后的糖漿色澤較深，需要進(jìn)行脫色處理。常壓操作采用活性炭脫色法，活性炭用量一般為糖液的10％。脫色時(shí)先把糖漿溫度提高到75～80℃，pH值控制在2．5左右，然后加炭，活性炭在酸性條件下脫色效果很好，脫色后物料透明度可達(dá)30～40％。
6．離子交換：這道工序的目的是為了進(jìn)一步凈化糖漿，處理后物料純度可達(dá)95～97％，使糖漿呈無(wú)色透明狀。離子交換可選723型強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹脂和強(qiáng)堿多陰離子樹脂配套使用。
離于交換凈化操作過(guò)程是：將脫色后的糖液降溫到30～40℃開始投料，先經(jīng)陽(yáng)柱。后經(jīng)陰柱。定量的物料投畢后，再用純水頂替直至無(wú)糖為止。然后用水自下而上進(jìn)行反沖，使樹脂層松散翻動(dòng)，通過(guò)濫流除去上層雜質(zhì)，接著用酸、堿溶液再生，最后用純水淋凈再生。凈化周期約為28小時(shí)。
7．加氫處理：離子交換后的凈化糖液，需進(jìn)行加氫處理。加氫處理即為木糖的炭在有理化劑的作用下，升溫加壓氫化，轉(zhuǎn)變?yōu)檩p基的反應(yīng)。理論上講，每噸木糖醇耗氫量為134．6m3，但實(shí)際在生產(chǎn)中必須加過(guò)量氫才能保證氫化完全。過(guò)量的氫可循環(huán)使用。氫化處理之前用燒堿把凈化糖液的pH值調(diào)到7.5～3，加氫壓力控制在70～80kg／cm2之間，溫度為110～120℃進(jìn)料速比為0.8～1(對(duì)催化劑體積而言)，加氫轉(zhuǎn)化率要大于99％。加氫催化劑一般在使用3個(gè)月后活性開始下降，要根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)用10％的燒堿溶液對(duì)催化劑進(jìn)行活化處理。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
8．濃縮、結(jié)晶、分離：氫化液含醇濃度一般低于15％，并帶有少量催化劑細(xì)未，需先過(guò)濾，再蒸發(fā)濃縮。蒸發(fā)濃縮分兩步進(jìn)行，第一步在真空度為700mm汞柱，溫度為50℃的情況下，濃縮到含醇50％；第二步采用升降膜蒸發(fā)器，真空度提高到700mm汞柱以上，溫度提高到70～75℃，濃縮到含醇為86％即可出料，壓入結(jié)晶機(jī)。當(dāng)醇膏溫度降到64℃左右加入適當(dāng)晶種，慢慢攪拌助晶，每小時(shí)降溫l℃，直到比室內(nèi)溫度稍高時(shí)，即可分離取得成品。
9．母液的回收：母液為結(jié)晶分離出成品后的副產(chǎn)品。每噸成品可得母液1噸。母液含雜質(zhì)較多，純度低，粘度大，呈褐黃色，其中除大部分為木糖醇外，還含有少量的阿拉伯醇、山梨醇、甘露醇等雜醇，仍有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。母液再經(jīng)凈化處理，重新濃縮結(jié)晶，收率可達(dá)到母液的25～30％，其純度符合質(zhì)量要求，只是養(yǎng)晶時(shí)間長(zhǎng)，晶粒細(xì)。
木糖醇是一種易溶于水的白色粉晶狀新糖料。木糖醇除具有蔗糖、葡萄糖的共性外，還具有特殊的生化性能，它不需要通過(guò)胰島素，就能透過(guò)細(xì)胞壁被人體吸收，并有降低血脂、抗酮體等功能。木糖醇還是輕工、化工等多種工業(yè)產(chǎn)品的重要原料，既可用于制作飲料、糖果、罐頭等食品，又可代替甘油用于造紙、卷煙、炸藥、牙膏等生產(chǎn)，還可用來(lái)制作石油破乳劑，農(nóng)藥乳化劑、化纖助劑、抗靜電劑、防凍劑等。目前木糖醇的生產(chǎn)，在世界范圍內(nèi)，乃是一項(xiàng)新興工業(yè)。在我國(guó)木糖醇的生產(chǎn)尚處起步階段。
二、木糖醇生產(chǎn)工藝
生產(chǎn)木糖醇的原料主要是玉米芯，生產(chǎn)工藝如下。
1．玉米芯的選擇；玉米芯分紅、白兩種。紅色玉米芯會(huì)加深木糖醇的色澤，增加脫色碳的消耗定額，所以最好選用白色玉米芯作原料。同時(shí)要搞好原料的保管除雜工作，嚴(yán)防雨淋、霉?fàn)�，盡量減少風(fēng)沙、塵土等污染，在投入水解工序之前，要經(jīng)過(guò)篩選分，如能采取水洗處理最好。
2．水解：玉米芯含多縮戊糖36～40％，水解就是將以多縮戊糖為主組成的纖維素，在酸的催化作用下裂解并與水結(jié)合生產(chǎn)糖的過(guò)程。水解作用的設(shè)備主要是水解釜。首先進(jìn)行預(yù)處理，即將玉米芯投入水解釜內(nèi)，然后加水在100℃的溫度下，蒸60分鐘，把水排除，再用0．1％稀硫酸處理�？刂茥l件與下述的水處理相同。
經(jīng)酸預(yù)處理后的玉米芯，進(jìn)入水處理階段（即水解）。水處理一般有兩種方法：一種是稀酸常壓水解，二是稀酸低壓水解。工業(yè)生產(chǎn)上多采用低壓水解法。低壓水解法的控制條件為硫酸濃度l％，水解溫度120℃，水解時(shí)間4小時(shí)。玉米芯的水解產(chǎn)糖率可高達(dá)33％以上。
3．中和：水解液含硫酸約0．6～0，8％，pH值為1左右。中和處理的目的是除去水解液中的無(wú)機(jī)酸。中和方法一般采用碳酸鈣法。中和處理所用的中和缸，其容積為9m3，鐵制外殼，構(gòu)襯輝綠光巖鑄石，缸內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，常壓操作，共需3臺(tái)。首先把水解液注入中和缸，然后加溫，當(dāng)溫度升到75～80℃時(shí)，邊攪拌，邊加入波美15度的碳酸鈣乳液，直到pH值為2．3～3．0為中和點(diǎn)（控制適當(dāng)中和點(diǎn)是本工序的關(guān)鍵所在）。為使中和后生成的硫酸鈣充分沉淀，需保溫養(yǎng)晶1小時(shí)，最后通過(guò)壓濾機(jī)濾除硫酸鈣渣。
4．蒸發(fā)：中和脫酸后的糖液濃度為5％，需通過(guò)減壓蒸發(fā)，使糖液濃度提高到30～35％，即將6m3的中和液濃縮為1m3的糖漿，同時(shí)還可再析出12千克硫酸鈣。蒸發(fā)器用不銹鋼制成，蒸發(fā)周期為7～9小時(shí)。
5．脫色：濃縮后的糖漿色澤較深，需要進(jìn)行脫色處理。常壓操作采用活性炭脫色法，活性炭用量一般為糖液的10％。脫色時(shí)先把糖漿溫度提高到75～80℃，pH值控制在2．5左右，然后加炭，活性炭在酸性條件下脫色效果很好，脫色后物料透明度可達(dá)30～40％。
6．離子交換：這道工序的目的是為了進(jìn)一步凈化糖漿，處理后物料純度可達(dá)95～97％，使糖漿呈無(wú)色透明狀。離子交換可選723型強(qiáng)酸陽(yáng)離子樹脂和強(qiáng)堿多陰離子樹脂配套使用。
離于交換凈化操作過(guò)程是：將脫色后的糖液降溫到30～40℃開始投料，先經(jīng)陽(yáng)柱。后經(jīng)陰柱。定量的物料投畢后，再用純水頂替直至無(wú)糖為止。然后用水自下而上進(jìn)行反沖，使樹脂層松散翻動(dòng)，通過(guò)濫流除去上層雜質(zhì)，接著用酸、堿溶液再生，最后用純水淋凈再生。凈化周期約為28小時(shí)。
7．加氫處理：離子交換后的凈化糖液，需進(jìn)行加氫處理。加氫處理即為木糖的炭在有理化劑的作用下，升溫加壓氫化，轉(zhuǎn)變?yōu)檩p基的反應(yīng)。理論上講，每噸木糖醇耗氫量為134．6m3，但實(shí)際在生產(chǎn)中必須加過(guò)量氫才能保證氫化完全。過(guò)量的氫可循環(huán)使用。氫化處理之前用燒堿把凈化糖液的pH值調(diào)到7.5～3，加氫壓力控制在70～80kg／cm2之間，溫度為110～120℃進(jìn)料速比為0.8～1(對(duì)催化劑體積而言)，加氫轉(zhuǎn)化率要大于99％。加氫催化劑一般在使用3個(gè)月后活性開始下降，要根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)用10％的燒堿溶液對(duì)催化劑進(jìn)行活化處理。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
8．濃縮、結(jié)晶、分離：氫化液含醇濃度一般低于15％，并帶有少量催化劑細(xì)未，需先過(guò)濾，再蒸發(fā)濃縮。蒸發(fā)濃縮分兩步進(jìn)行，第一步在真空度為700mm汞柱，溫度為50℃的情況下，濃縮到含醇50％；第二步采用升降膜蒸發(fā)器，真空度提高到700mm汞柱以上，溫度提高到70～75℃，濃縮到含醇為86％即可出料，壓入結(jié)晶機(jī)。當(dāng)醇膏溫度降到64℃左右加入適當(dāng)晶種，慢慢攪拌助晶，每小時(shí)降溫l℃，直到比室內(nèi)溫度稍高時(shí)，即可分離取得成品。
9．母液的回收：母液為結(jié)晶分離出成品后的副產(chǎn)品。每噸成品可得母液1噸。母液含雜質(zhì)較多，純度低，粘度大，呈褐黃色，其中除大部分為木糖醇外，還含有少量的阿拉伯醇、山梨醇、甘露醇等雜醇，仍有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。母液再經(jīng)凈化處理，重新濃縮結(jié)晶，收率可達(dá)到母液的25～30％，其純度符合質(zhì)量要求，只是養(yǎng)晶時(shí)間長(zhǎng)，晶粒細(xì)。
