木聚糖提取工艺条件的优化.doc

中国是一个农业大国,玉米是中国三大粮食作物之一。据统计,,,,[1]。在进行玉米加工的同时,会有大量的下脚料玉米芯产生。按3kg玉米产lkg玉米芯计算,,而且在今后的发展中将继续维持这一水平[2]。
目前中国对玉米芯的利用相对来说还很少,尽管在工业上玉米芯已实现了一定程度上的应用,但在农村仍有大量的玉米芯作为燃料或废弃物处理,对玉米芯的利用还远远不够,因此如何开发利用玉米芯这一资源己成为一个新兴的重要课题。玉米芯质地适中、木聚糖含量高,是提取木聚糖的良好材料。玉米芯的市场价格为100—200元/吨,而木聚糖产品的价格高达24~26万元/吨,因此,玉米芯生产木聚糖有着相当高的经济效益,并且可以大大减少玉米芯作为燃料燃烧对环境造成的污染,具有一定的环保意义。
原料是玉米芯,玉米芯是成熟的玉米除去玉米粒剩下的部分,也就是没有玉米粒的玉米棒,玉米棒有红色和白色之分,在农村中极其普通,一直是作为燃料或废弃物来处理的,这样利用生物能源很浪费。
众所周知我国是农业大国,植物纤维资源丰富。~,可以副产2000万吨的玉米芯,然而玉米芯作为一种农业废弃物,在很长时间内不能被广泛利用,绝大部分作为农家燃料被白白烧掉,造成很大的浪费。近年来,随着我国科技实力的不断增强,玉米芯的工业深加工领域不断扩大,糠醛,木糖,木糖醇,低聚木糖等一系列高附价值的产品相继实现了工业化生产,使得玉米芯资源得到了充分的利用。
玉米芯主要成分是纤维素,半纤维素和木质素,其中纤维素占32%~36%,多缩戊糖占35%~40%,木质素占25%,其次还含有少量的灰分等纤维素和半纤维素,这些都是用途广泛的可再生资源。
常用的木聚糖提取原料有玉米芯、桦木、棉子壳等,其中玉米芯的半纤维素含量较高,从普遍性上来讲,我国玉米种植面积广、产量大,玉米芯资源相当丰富,利用玉米芯作为木聚糖的提取原料还可有效利用这一存在广泛的可再生资源,因此选用玉米芯作为提取原料。由1-1可以看出:
表1-1 部分原料中纤维素、半纤维素、木素的含量[3
名称纤维素(%) 半纤维素(%) 木素(%)
玉米芯 32~36 35~40 23
棉子壳 44 25~28 28
桦木 45 27 20
杨木 47 24 18
稻草杆 37~39 20~22 8~11
稻穗部 41 24 33
稻叶 38 24 30
芦竹(安徽) 52 28 19
慈竹(四川) 44 25 31
淡竹 46 22 33
黄竹(四川) 57 19 23
西风竹(四川) 57 18 22
玉米秆 37 21 18
高粱秆 39 44 22
芨芨草(内蒙) 49 25 16
蔗髓 38 25 20
龙须草 55 21 13
芦苇 56 21 21
毛竹 45 21 30

玉米芯的利用主要有以下几种途径:从玉米芯中萃取木聚糖;生产水解发酵蛋白酶;作为生产饲料蛋白的基质材料;用酸处理制糠醛;热处理制备高附加值的活性炭及作为低级燃料等。玉米芯原料转化过程及产物[4-5]。
(1)糠醛
糠醛学名呋喃甲醛,它是一种重要的有机化工产品,在合成树脂,石油炼制,染料,医药和轻工业上都有广泛的用途。℃,℃,,是一种有杏仁气味的浅黄色油状液体。以其为原料的主要深加工产品有糠醇,四氢呋喃,呋喃树脂,麦芽酚,乙基麦芽酚,呋喃基环缩醛类合成香料等。生产工艺:玉米芯一水解一脱水一蒸馏一精制一糠醛。在生产过程中同时副产醋酸,甲醇,***等产品,其总量接近糠醛产量。世界糠醛生产能力约为20万/a,我国产能为15万/a,从生产技术上来看,近些年没有明显的发展。从发展趋势看,发达国家糠醛生产萎缩,一些生产厂纷纷停产。糠醛生产重心已转入发展中国家,我国无论在生产能力和产量上都是世界第一,而且已逐渐成为糠醛及其加工产品的最大出口国。从长远发展看,我国糠醛生产既面临大力发展的机遇,也面临着进一步发展的阻力。
(2)糠醇
糠醇学名呋喃甲醇,糠醇的80%~90%用于生产呋喃树脂。糠醇在酸性催化剂存在下与甲醛,尿素,苯酚等发生缩聚反应制成各种牌号的呋喃树脂,呋喃树脂可用作铸造
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糠醇学名呋喃甲醇,糠醇的80%-90%用于生产呋喃树脂。糠醇在酸性催化剂存在
下与甲醛,尿素,苯酚等发生缩聚反应制成各种牌号的呋喃树脂,呋喃树脂可用作铸造
用胶粘剂,浇铸用胶泥,芯型和铸模。此外在玻璃纤维增强塑料,硅填充塑料及防腐灰