木糖醇生產工藝中的注意事項
2012-11-12 (à′?′: 中國糖酒網信息中心)
木糖醇的生產工藝是較長,必須把握住幾個關鍵工序才能保障木糖醇的產品質量和生產的順利進行,這就是協綱提領,幾個關鍵工序做好了就把住了木糖醇的生產要點。木糖醇有以下幾道值得注意的工序,分述如下。
水解工序
水解工序是木糖醇生產的第一道工序,是關系到木糖醇的質量和后序工序加工的難易的關鍵。如果把握不住水解液的質量,就會給后序工序帶來很多麻煩,最終會影響產品的質量。水解工序首要注意的問題是原料凈化問題,原料玉米芯要經篩選,洗滌,清除雜質,不要人為的把雜質引入水解液中,造成水解液質量的先天不足。水解工序參數三要素就是催化劑、水解溫度和時間。其中,催化劑只是一個量的問題,卡住催化劑的用量就行了;水解溫度是值得關注的問題,溫度低只能是水解不完全,而要是高了就會造成嚴重后果,溫度過高會使水解液中的木糖繼續(xù)脫水生成糠醛或深度水解生成低級的碳水化合物,如醋酸,丙酮等,也會使大量蛋白質水解,生成有機色素和膠體,這會對后續(xù)的凈化工序帶來很大困難。為了確保水解溫度適當可引進溫度自動控制系統(tǒng),已經是很容易解決的問題了。同樣水解時間也不能不足或過長,會造成同水爭溫度一樣的后果,多長時間好呢,雖然有一個基本時間,但要恰如其分,這就要操作者根據不同原料,不同氣候,根據長期積累的實際經驗來掌握。
中和工序
中和工序是中和脫酸工藝的關鍵工序,在這個工序將除去絕大部份無機酸-硫酸。中和效果的優(yōu)劣要用pH值控制,水解液的pH值一般在1~1.5,當中和到 pH4時,無機酸絕大部份中和掉,且有機酸也開始中和,當pH值5時,約有70%的醋酸、甲酸、乙酰丙酸等有機酸被中和掉,要想使全部有機酸被中和掉到 pH10。但是當pH值4~5時就會破壞糖,生成色素,中和時局部過堿也會造成還原糖分解,中和pH值通常為3.5,溫度70~80℃。
中和時是把硫酸中和成石膏沉淀,生成兩種石膏,一種是二水石膏(CaSO4?2H2O),另一種是半水石膏(2CaSO4?H2O),這兩種石膏在不同溫度下溶解度不一樣,在80℃以下時二水石膏生成量大而溶解度比半水石膏小,但溫度過高生成的二水石膏量小,且溶解度增大,在中和時希望生成二水石膏越多越好。但沉淀和溶解是可逆的,為了使石膏生成的多,且結晶顆粒大,往往要沉降養(yǎng)晶,但時間不能過長,以免沉淀再次溶解。
脫色工序
脫色工序是木糖醇生產的主要工序,水解液中的色素有原料中的天然色素和在生產中生成的色素 ,天然色素如花色素是以配糖體存在的,在酸性介質中可以水解成一個糖和一個非糖體,在堿性中呈綠色,蛋白質和氨基酸水解時也產生含氮的有色物質,糖類在堿性中也分解生成色素,糖加熱時也可產生焦糖色。這些因素都會使水解液的色澤加深,影響木糖醇產品的質量,必須進行脫色處理。
脫色的原理很復雜,由于產品不同,脫色的原理也各不相同。木糖醇水解液的脫色基本屬于吸附脫色。吸附劑是多孔,比表面積很大的物質,吸附劑的種類較多。如白土、磺化煤、焦木素和活性炭,其中活性炭的比較廣泛。木糖醇水解液也曾試用過上述脫色劑,但相比之下還是活性炭比較理想。在活性炭的選用上和其它溶液大不相同,按常規(guī)活性炭的脫色能力通常是單位體積的活性碳能脫多少體積的甲基蘭溶液 ,而用于木糖醇水解液脫色的活性炭不能用這個傳統(tǒng)方法測試,必需在生產中用活性炭直接脫水解液的能力來比較,來測定活性碳質量的優(yōu)劣。
脫色的原理既然是吸附,那就有吸附和解吸同時存在,為了讓脫色向正方向進行,脫色速度要快,溫度不要過高。
離子交換工序
水解液(也可稱為木糖漿)純度比較低,含有各式各樣的色素,灰份(石膏等),各種酸(硫酸、醋酸等),含氮物(蛋白質、氨基酸等),膠體等。這樣雜質復雜的木糖漿不經凈化是很難進行氫化生產出合格的木糖醇產品的。所以必須將木糖漿進行凈化,不然會使加氫催化劑中毒、失效。要使其純度達到95%以上,通過兩次交換以后,木糖漿的色澤接進無色,不帶酸性,以保證氫化反應的順利進行,提高產品的質量和收率。
兩種生產工藝都有離子交換工序,離子交換工序在木糖醇生產中是相當重要的工序,是影響木糖醇質量關鍵工序。在離子交換樹脂的選用上和交換工藝的改進上都有新的突破。同時每次交換的目的也不一樣,現以三次交換為例,看看交換工序的作用和發(fā)展。
第一次交換主要是為了除去水解液中的無機酸和有機酸,硫酸根是陰離子,所以,第一次是采用陰離子交換樹脂,陰離子交換樹脂的種類很多,不是每種樹脂都適合木糖醇生產的要求。原保定廠的技術人員在這方面做了大量工作,投入了大量人力和財力,經過多年的潛心研究,對國內外各種樹脂進行了詳細的篩選,取得了可喜的成果,篩選出大孔D型陰離子樹脂適合于木糖醇生產的要求,如大孔陰樹脂D296、D290等型號,為木糖醇工業(yè)的發(fā)展做出應有的貢獻。第一次交換采用大孔陰樹脂不但可以除去陰離子,而且可吸附除掉很多膠體雜質和色素
第二次交換的目的是為了除去灰份和陽離子,所以采用陽離子交換樹脂,陽離子交換樹脂的種類也很多,但常用的還是強酸型732用的比較普遍,732強酸型陽離子交換樹脂是苯乙烯磺酸型樹脂,其功能團為磺酸基,這種樹脂強度高,交換容量大,使用壽命長。陽離子交換樹脂在交換中除去陽離子雜質外,還能以吸附的形式除去膠體和非糖體,如糖醛酸、聚糖醛酸,還有含氮化合物等。
第三次交換是為了氫化液的凈化,凈化后的木糖漿經過加氫會增加酸度和金屬離子,要進一步凈化,以除去這些雜質,就采用第三次離子交換,一般第三次交換采用陽樹脂。這就是陰-陽-陽離子交換工藝。
上面敘述了木糖醇主要的生產工序,但并不意味著其他工序不重要,只是這些工序操作難度大,對木糖醇生產起著關鍵作用。在這里敘述了鮮為人知的工藝和技術,也披露了尚未公布于世的工藝和材料,將會對木糖醇的生產起到一定的作用。
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