本發(fā)明具體涉及一種利用農(nóng)作物秸稈制備木糖醇的方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，無糖食品越來越受到消費者的歡迎，市場對木糖醇的需求日趨旺盛，農(nóng)林生物質(zhì)具有再生周期短、可生物降解、環(huán)境友好等優(yōu)點，農(nóng)林生物質(zhì)生產(chǎn)燃料、化學(xué)品和材料已經(jīng)成為當(dāng)今社會的研究熱點和未來產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢；農(nóng)林生物質(zhì)主要由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素和其它少量的物質(zhì)組成；半纖維素中存在豐富的木聚糖結(jié)構(gòu)，利用其中的木聚糖生產(chǎn)木糖醇具有有效利用生物質(zhì)組分，實現(xiàn)高值化的意義，因此利用農(nóng)產(chǎn)品廢棄料秸稈、玉米芯、棉籽殼等生產(chǎn)木糖醇，前景極為樂觀。
現(xiàn)有技術(shù)中有兩種生產(chǎn)木糖醇的方法：
1、微生物發(fā)酵法轉(zhuǎn)化木糖為木糖醇：主要是利用一些自然界中的微生物如熱帶假絲酵母和吉利蒙念菌株等酵母屬的真菌來將生物質(zhì)水解液中的木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇；該方法具有以下缺點：木糖醇轉(zhuǎn)化效率低，對生物質(zhì)水解物進行脫毒，去除其中的微生物發(fā)酵抑制物；發(fā)酵條件嚴格；發(fā)酵系統(tǒng)具有染菌風(fēng)險，影響木糖醇產(chǎn)率；丟棄酵母細胞會夾帶損失一定量的木糖醇。
2、催化加氫法將木糖與氫氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為木糖醇：主要是利用一些催化劑如鎳、鈀、釕等催化木糖與氫氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為木糖醇；該方法具有以下缺點：
催化劑易中毒，對原料中木糖純度有一定的要求，不能催化生物質(zhì)水解物中的木糖，導(dǎo)致原料成本高，反應(yīng)需要高溫高壓，能源消耗大，成本高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對于現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種利用農(nóng)作物秸稈制備木糖醇的方法，該方法工藝簡單，原料高效利用，木糖醇轉(zhuǎn)化效率高。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：提供一種利用農(nóng)作物秸稈制備木糖醇的方法，包括：
（1）將農(nóng)作物秸稈進行蒸爆處理，處理具體條件為：將剪段成2-3厘米的秸稈加入蒸爆機中，再通入水蒸氣，在2-4Mpa的壓力下保持15-20分鐘，使高壓水蒸氣充分進入秸稈組織，秸稈中的半纖維素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，剝離秸稈組織并部分降解，然后快速釋放壓力至常壓，在機械力作用下將秸稈組織充分打開，得到蒸爆秸稈；
（2）對蒸爆處理后的農(nóng)作物秸稈進行水煮處理，得到水煮液；水煮溫度為90-95℃,水煮時間為1小時，使半纖維素更完全的脫除，溶在水中;
（3）采用微波輔助酸水解法對水煮液進行處理，得到水解液;其中，微波功率為700 W, 于95-95℃，反應(yīng)10-20小時，所用酸為濃度為0.6-1 mol/L的硫酸；微波輔助的方法使得秸稈的半纖維素水解轉(zhuǎn)化為木糖的反應(yīng)更加充分的進行；
（4）以質(zhì)量分數(shù)為10-15% 的NaOH中和水解液至中性為止，再分別采用D301樹脂和732樹脂凈化中和液，得到凈化液；
（5）于凈化液中加入硼氫化鈉堿性溶液，室溫放置10-14天，再加入乙酸除去可能殘留的硼氫化鈉，濃縮，得到木糖醇。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明采用蒸爆處理技術(shù)，經(jīng)過蒸爆預(yù)處理，秸稈中的半纖維素被充分剝離秸稈組織并部分降解，這種剝離出秸稈組織的半纖維素其結(jié)構(gòu)中80%以上是木糖結(jié)構(gòu)，進而作為木糖醇的生產(chǎn)原料。
本發(fā)明采用以蒸爆預(yù)處理的秸稈經(jīng)水煮回收的半纖維素為原料轉(zhuǎn)化木糖醇的工藝，作為秸稈生物質(zhì)組分全利用的重要技術(shù)組成，蒸爆秸稈經(jīng)水煮后的水煮液加入硫酸水解獲得木糖，經(jīng)中和、樹脂凈化后加入硼氫化鈉還原，使得木糖轉(zhuǎn)化為木糖醇的轉(zhuǎn)化效率達到94%以上，工藝簡單有效，具有巨大的應(yīng)用前景。
具體實施方式
以下對本發(fā)明進行詳細描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
實施例1：
一種利用農(nóng)作物秸稈制備木糖醇的方法，包括：
（1）將農(nóng)作物秸稈進行蒸爆處理，處理具體條件為：將剪段成2-3厘米的秸稈加入蒸爆機中，再通入水蒸氣，在2Mpa的壓力下保持15分鐘，然后快速釋放壓力至常壓，得到蒸爆秸稈；
（2）對蒸爆處理后的農(nóng)作物秸稈進行水煮處理，得到水煮液；水煮溫度為90℃,水煮時間為1小時;
（3）采用微波輔助酸水解法對水煮液進行處理，得到水解液;其中，微波功率為700 W, 于90℃，反應(yīng)10小時，所用酸為濃度為0.6mol/L的硫酸；
（4）以質(zhì)量分數(shù)為10% 的NaOH中和水解液至中性為止，再分別采用D301樹脂和732樹脂凈化中和液，得到凈化液；
（5）于凈化液中加入硼氫化鈉堿性溶液，室溫放置10-14天，濃縮，得到木糖醇。
實施例2
一種利用農(nóng)作物秸稈制備木糖醇的方法，包括：
（1）將農(nóng)作物秸稈進行蒸爆處理，處理具體條件為：將剪段成2-3厘米的秸稈加入蒸爆機中，再通入水蒸氣，在4Mpa的壓力下保持20分鐘，然后快速釋放壓力至常壓，得到蒸爆秸稈；
（2）對蒸爆處理后的農(nóng)作物秸稈進行水煮處理，得到水煮液；水煮溫度為95℃,水煮時間為1小時;
（3）采用微波輔助酸水解法對水煮液進行處理，得到水解液;其中，微波功率為700 W, 于95℃，反應(yīng)20小時，所用酸為濃度為1mol/L的硫酸；
（4）以質(zhì)量分數(shù)為15% 的NaOH中和水解液至中性為止，再分別采用D301樹脂和732樹脂凈化中和液，得到凈化液；
（5）于凈化液中加入硼氫化鈉堿性溶液，室溫放置10-14天，濃縮，得到木糖醇。
實施例3
一種利用農(nóng)作物秸稈制備木糖醇的方法，包括：
（1）將農(nóng)作物秸稈進行蒸爆處理，處理具體條件為：將剪段成2-3厘米的秸稈加入蒸爆機中，再通入水蒸氣，在3Mpa的壓力下保持15分鐘，然后快速釋放壓力至常壓，得到蒸爆秸稈；
（2）對蒸爆處理后的農(nóng)作物秸稈進行水煮處理，得到水煮液；水煮溫度為90℃,水煮時間為1小時;
（3）采用微波輔助酸水解法對水煮液進行處理，得到水解液;其中，微波功率為700 W, 于93℃，反應(yīng)15小時，所用酸為濃度為0.8mol/L的硫酸；
（4）以質(zhì)量分數(shù)為15% 的NaOH中和水解液至中性為止，再分別采用D301樹脂和732樹脂凈化中和液，得到凈化液；
（5）于凈化液中加入硼氫化鈉堿性溶液，室溫放置10-14天，濃縮，得到木糖醇。
雖然結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的具體實施方式進行了詳細地描述，但并非是對本專利保護范圍的限定。在權(quán)利要求書所限定的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不經(jīng)創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或調(diào)整仍受本專利的保護。