全 文 ：从花生壳提取木糖醇的工艺初探
牟晓红
(兰州石化职业技术学院 ,甘肃 兰州 730060)
摘 要: 本文对利用花生壳为原料提取木糖醇的工艺进行了探索研究 ,并获得了较好的实验结果。
该工艺原料成本低 ,生产工艺简单 ,具有一定的发展前景。
关键词:木糖醇 ;水解 ;氢化 ;花生壳 ;提取
木糖醇又称为戊五醇 , 除具有和蔗糖同样的甜
度和发热量之外 ,还具有独特的生理功能和化学性
质。可用作药剂、营养剂、甜味剂和乳化剂等 ,广泛用
于医药、食品、轻工、化工、国防……等很多方面。它
广泛存在于玉米芯、甘蔗渣、棉籽壳、稻壳以及其他
种子皮壳等物质中。我国利用玉米芯为原料生产木
糖醇技术比较成熟 ,所以玉米芯是生产木糖醇的主
要原料。 近年来 ,木糖醇原料玉米芯的供应日益紧
缺 ,生产木糖醇的原料价格不断上涨 ,目前 ,中国生
产的玉米芯价格已经涨到传统价格的两倍以上。仅
去年以来每吨玉米芯价格就从 100多元人民币上涨
到了 300多元。寻求新的生产原料以降低生产成本
是非常必要的。本文将对以花生壳为主要原料生产
木糖醇的工艺技术以及参数条件进行初步探讨。[1 ]
1 花生壳成分分析
我国是世界花生生产大国 , 2006年我国花生种
植面积达 7000万亩 ,花生总产量 15000万吨左右 ,每
年产生的花生壳占花生果重的 30%左右 ,即年副产
花生壳近 4500万吨 ,。 这些花生壳除了少部分被用
作饲料和燃料外 ,大部分被白白扔掉 ,造成了资源的
极大浪费。花生壳含有丰富的纤维素、多糖以及少量
蛋白质、脂肪等。 据实验结果分析 ,花生壳的主要成
分含量见表 1。
表 1 花生壳的主要成分含量
成分 粗纤维 多缩戊糖 粗蛋白 其他糖 粗脂肪 淀粉 其他
含量 (% ) 65. 7～ 79. 318. 3～ 21. 4 4. 8～ 7. 2 2. 0～ 4. 3 1. 2～ 1. 8 0. 7 1. 7～ 2. 5
不同植物纤维原料中含有多缩戊糖成分见表 2
表 2 不同植物纤维原料中含有多缩戊糖成分
原料 玉米芯 甘蔗渣 棉籽壳 稻壳 花生壳
含量 (% ) 35～ 40 24～ 25 25～ 28 16～ 22 18～ 21
分析表 1和表 2,花生壳含有的多缩戊糖成分虽
然低于玉米芯的含量 ,但与其他原料中的含量相比
基本持平 ,而我国已有利用甘蔗渣、稻壳等提取木糖
醇的工艺技术。 所以利用花生壳提取木糖醇理论上
是可行的。
2 花生壳提取木糖醇工艺及参数
2. 1 工艺技术及 路线
生产木糖醇有中和脱酸、离子交换脱酸等工艺
方法 ,本实验采用目前国际国内普遍采用的离子交
换脱酸法 ,在此基础上进行了一定的技术改进 ,其主
要的工艺路线为:
花生壳→予处理→水解→脱色→离子交换→第
一次浓缩→离子交换→加氢→离子交换→二次浓缩
→→结晶→离心分离→ 晶体成品。
2. 2 工艺流程
①预处理。 将发霉、变质的花生壳筛选、分拣出
来 ,用水洗去沙土及污物 ,破碎至 1～ 22cm。先在
100℃的温度下 ,蒸煮 60min,把水排除 ,再加入低浓
度的稀盐酸于 120℃蒸煮 60～ 90min。
②水解。水解就是将花生壳中以多缩戊糖为主
组成的纤维素 ,在酸的催化作用下裂解并与水结合
生产糖的过程。以花生壳用量的 17%～ 20%的一定
浓度的盐酸在水解釜中采用常压水解的方法进行水
解。 水解温度为 120℃ ,水解时间为 4h左右。 [2 ]
③脱色。以粉状和颗粒状混合的活性炭做为脱
色剂 ,采用常压操作 ,活性炭用量一般为糖液的 12%
～ 15%。脱色速度要快 ,温度不要过高。一般控制在
75～ 80℃。
④离子交换。此次交换为第一次交换 ,其主要目
的是为了除去水解液中的无机酸和有机酸。 CLl 是
阴离子 ,所以 ,第一次是采用阴离子交换树脂 ,阴离
子交换树脂可选用大孔阴树脂 D296等 ,它不但可以
除去阴离子 ,还可以吸附除掉很多胶体杂质和色素。
⑤一次浓缩。离子交换除酸后的糖液通过减压
蒸发 ,使糖液浓度提高到 30%～ 35% ,蒸发时间为 8h
27 2008年第 6期 内蒙古石油化工
收稿日期: 2008- 01- 12
作者简介: 牟晓红 ( 1967- ) ,女 ,辽宁大连人 ,讲师 .主要从事环境工程及分析教学工作。
左右。
⑥离子交换。 第二次交换的目的是为了除去灰
份和阳离子 ,所以采用阳离子交换树脂 ,阳离子交换
树脂可选 723型强酸阳离子树脂。 它不仅可以除去
阳离子杂质 ,还可以吸附除去胶体和非糖体、含氮化
合物等。
⑦加氢处理。采用间歇釜式悬浮镍催化加氢 ,当
反应温度为 120～ 130℃ ,压力为 70～ 80kg /cm2 , p H
值为 6. 5左右 ,剂糖质量比为 2% ,反应时间为 90～
120min,转化率可达 99%以上 ,产品色度好。
⑧离子交换。第三次交换是为了氢化液的净化 ,
净化后的木糖浆经过加氢会增加酸度和金属离子 ,
要进一步净化 ,以除去这些杂质 ,该过程宜采用 阳
柱 阴柱 混合床 的组合 ,混合床的交换负荷特别
低 ,使木糖醇的纯度更高。
⑨二次浓缩。采用真空蒸发结晶。蒸发浓缩前 ,
先过滤除去氢化液中其他杂质及少量催化剂细未 ,
蒸发浓缩过程温度控制 < 75℃ , 真空度 700mm汞
柱以上。当浓缩液含醇量为 90%时 ,既可进入结晶环
节。
10结晶、成品。当醇膏温度降到 64℃左右加入适
当晶种 ,慢慢搅拌助晶 ,每小时降温 l℃ ,直到比室内
温度稍高时 ,即可分离取得成品。成品纯度可达 98.
5% 。
3 工艺特点
①工艺原料来源广泛 ,廉价易得 ,生产成本低。
②水解过程所用的催化剂为盐酸 ,用其替代传
统木糖醇制取工艺中以硫酸为催化剂 ,该催化剂相
对硫酸的使用可以节省一半的用量。另外 ,木糖醇生
产废水除了有较高的 COD值外 ,高浓度硫酸根离子
也是影响废水处理效果的重要原因 ,用盐酸替代硫
酸可以从工艺上消除木糖醇废水处理的难题。 水解
是在常压下进行 ,节省了设备投资 [3 ]。③酸的中和可
以通过第一次离子交换用阴离子交换树脂中和 ,避
免了中和脱硫酸工艺过程中设备结垢的缺点 ,提高
了设备的利用率和使用寿命 ,减少了水解液中灰份
和酸的含量 ,提高了水解液的质量 ,从而相应地提高
了产品质量。
④花生壳多数为奶黄色 ,花生壳的色素含量较
低 ,所以在脱色工艺中可以节省活性炭的用量 ,以粉
状和颗粒状混合的活性炭做为脱色剂 ,脱色效果提
高 ,降低了生产成本。
⑤氢采用间歇加氢高压釜 ,若采用连续加氢比
较难保证氢化的质量 ,氢化残糖对木糖醇收率的影
响极大。 另外采用釜内沉降有助于减少镍铝合金催
化剂的消耗 ,对环保有好处。但氢化釜高压加氢动力
消耗大 ,设备造价也很大 ,过程安全非常重要。
⑥三次离子交换采用 阳柱 阴柱 混
合床 的组合 ,混合床的交换负荷特别低 ,酸碱消耗
也很低 ,但其对保证成品木糖醇质量的作用却非常
关键。但是 ,该种组合树脂用量较多 ,设备较多 ,投资
相应增大。
⑦浓缩最好分两步完成 ,温度不要超过 75℃。母
液为结晶分离出成品后的副产品 ,应加以回收。
4 原料消耗与理论效益分析
从实验结果分析 ,用花生壳生产 1t木糖醇原料
消耗:花生壳 25t ,盐酸 0. 8t ,活性炭 0. 2t ,树脂 70kg
及其他消耗。其理论效益分析如表 3
表 3 生产 1t木糖醇理论效益分析 (元 )
原料成本 动力消耗 管理费用 产品税收 其他费用 总成本 利润
5500 4000 2200 1800 200 13700 4000～ 5000
5 结论
根据国家发展和改革委员会综合利用农林水产
废弃物及其他废弃资源生产的产品的规定 ,本实验
以花生壳为原料 ,生产木糖醇 ,对花生壳进行了综合
利用与研究 ,用大量的农业废弃花生壳开发出高附
加值、高科技含量、高效益、国内外急需的高新产品。
变废为宝 ,提高了花生壳的利用价值 ,其成本将大大
低于现有的木糖醇产品 ,经济效益显著。从而提高我
国木糖醇在国际市场上的竞争力。 符合国家产业政
策。 我国是农业大国 ,农业可再生资源丰富易得 ,木
糖醇的生产有着得天独厚的发展天地 ,产品用途广
泛 ,市场前景广阔 ,是一个很有发展前途的工业。 [4 ]
[参考文献 ]
[1 ] 黄静 .木糖醇的合成、应用及市场前景 [ J].化
工技术与开发 . 2003, ( 3): 12～ 15.
[2 ] 曾雷 ,宾冬梅 .木糖醇制取工艺研究 [ J].中国
林副特产 . 2002, ( 2): 28～ 29.
[3 ] 李琰 ,王晓曦 ,张雪 .玉米芯制木糖醇生产工艺
的优化研究 [ J].郑州工程学院学报 . 2004, 25
( 1): 71～ 73.
Abstract: This article to used the peanut shell to conduct the exploration research for raw material
ex t raction xyli tol craf t , and has obtained the good experimental result , this craf t raw material cost w as
low , the production craf t wa s simple, has certain prospects for development.
Key word: Xy li to l Hydrolisis; Hydrogenation; Peanut shell; Ex t raction
28 内蒙古石油化工 2008年第 6期