一種以豌豆皮為原料制備l-阿拉伯糖并副產木糖的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種以豌豆皮為原料制備l-阿拉伯糖并副產木糖的工藝，包括原料預處理、低酸水解提取l-阿拉伯糖、高酸水解提取木糖等步驟。本發明利用低酸水解豌豆皮原料，僅采用一步脫色-超濾-除鹽-濃縮工藝，就能得到高含量的l-阿拉伯糖水解液，無需經過色譜分離，就能直接結晶得到l-阿拉伯糖，從而簡化了生產工藝，操作簡單，降低了生產成本。對去除了l-阿拉伯糖的水解渣，再次加酸水解，聯產木糖，使豌豆皮原料得到了充分利用。對水解液的處理中，采用糖酸膜分離工藝代替傳統的酸中和工藝，不僅使部分酸液得到了回收利用，大大減少了污水排放，而且避免了鹽離子的攝入，減輕了水解液的后續處理負荷，降低了生產成本。
【專利說明】一種以豌豆皮為原料制備卜阿拉伯糖并副產木糖的工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于功能糖制備【技術領域】，具體涉及一種利用豌豆皮為原料制備1-阿拉伯糖并副產木糖的工藝。
【背景技術】
[0002]豌豆屬于豆科植物，起源于亞洲西部，因其適應性很強，在全世界的地理分布很廣，它具有非常高的營養價值，其中淀粉含量最高，達到52-55%，國內很多粉絲廠家以豌豆中的淀粉為原料生產粉絲，而將富含粗纖維的豌豆皮作為副產品用作飼料，其附加值很低，國內對豌豆皮的利用研究較少，因此，急需開發一種方法將豌豆皮變廢為寶，創造更高的經濟價值。豌豆皮中富含粗纖維，國外有文獻報導通過酸解豌豆皮中的果膠得知其富含木糖的研究，而利用豌豆皮來生產1-阿拉伯糖的研究很少，而目前1-阿拉伯糖的生產在工業生產中由于原料中阿拉伯糖的含量很低，很難直接結晶，多采用色譜分離方式將其他雜糖分出，才能得到高純度的結晶阿拉伯糖，但是這種工藝程序復雜，操作難度高，成為制約1-阿拉伯糖生產成本居高不下的瓶頸。

【發明內容】
[0003]本發明針對現有技術存在的不足，提供一種以豌豆皮為原料制備1-阿拉伯糖并副產木糖的工藝。
[0004]本發明所述方法主要步驟如下:
(1)預處理:將豌豆皮按固液比1:10-20加入水溶液，在90-100°C下蒸煮30_60min，得到豌豆皮水煮混合液，將混合液過濾，棄去水煮液，得豌豆皮濾渣；
(2)低酸水解提取1-阿拉伯糖:將上述預處理得到的豌豆皮濾渣加入酸液進行水解，過濾，得到水解液和水解渣，對水解液進行處理，制備結晶1-阿拉伯糖，水解渣進行再次水解，制備木糖；
水解液處理:對水解液進行處理的方法如下:
第一步，通過糖酸分離膜對水解液進行糖酸分離，得到部分酸液和糖液；對酸液進行回收備用；
第二步，將第一步得到的糖液進行活性炭脫色，脫色條件:按100mL糖液加入l_6g活性炭，溫度為50-80°C，保溫20-50min ；
第三步，對脫色液進行超濾-除鹽-精制，超濾采用截留分子量為300-10000的超濾膜，除鹽精制采用離子交換樹脂過陰陽陰陽陰樹脂工藝或采用電滲析一陰陽陰工藝；把得到的精制液進行濃縮、結晶，得到1-阿拉伯糖；
(3)高酸水解提取木糖:將步驟(2)回收得到的酸液加入到步驟(2)得到的水解渣中，再加入部分新酸進行水解，過濾，得到水解液和水解洛，水解洛用作鍋爐用燃料，對水解液進行處理，提取木糖；
水解液的處理:第一步，通過糖酸分離膜對水解液進行糖酸分離，得到部分酸液和糖液；對酸液進行回收備用；
第二步，將第一步得到的糖液進行一次脫色-除鹽-濃縮，其中脫色為活性炭脫色或顆粒炭脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入3-7g活性炭，溫度為60-8(TC，保溫20-50min ;顆粒炭脫色條件為:料液溫度35_60°C，采用動態吸附的方式；對一次脫色液進行除鹽，其中除鹽采用過陰陽離子交換樹脂或電滲析工藝，濃縮采用膜濃縮或真空蒸發濃縮工藝，濃縮至糖液質量濃度為8-20% ；
第三步，將上述濃縮液進行第二次脫色-離子交換-濃縮，其中脫色為活性炭脫色或脫色樹脂脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入l_5g活性炭，溫度為60-8(TC，保溫20-50min ;脫色樹脂脫色條件:料液溫度35_60°C，采用動態吸附的方式；對二次脫色液進行離子交換進行再次精制提純，離子交換采用過陰陽陰樹脂工藝，對精制液進行濃縮、結晶得到木糖。
[0005]步驟(2)所用的酸液為硫酸、鹽酸、磷酸或草酸中的一種；其水解條件為:硫酸、磷酸的水解條件為:固液比1:8-20 ;酸質量濃度0.4-0.8% ;水解溫度110-125°C ;水解時間100-150min ;鹽酸、草酸的酸解條件為:固液比1:7-20 ;酸質量濃度0.2-0.6% ;水解溫度105-120°C ;水解時間 100-150min。
[0006]步驟(3)所用的酸液為硫酸、鹽酸、磷酸或草酸中的一種；其水解條件為:硫酸、磷酸的水解條件為:固液比1:6-15 ;酸質量濃度1.3-2.4% ;水解溫度110-130°C ;水解時間110-150min ;鹽酸、草酸的酸解條件為:固液比1:6-15 ;酸質量濃度1.0-1.8% ;水解溫度110-130°C ;水解時間 110-150min。
[0007]本發明所述糖酸分離膜是一種對單糖能夠截留而允許酸根透過的有選擇性的膜，它能夠截留單糖分子而讓小分子酸通過。
[0008]本發明的有益效果在于:
I)通過水預處理工藝去除了豌豆皮中的部分雜質。
[0009]2)利用低酸水解豌豆皮原料，僅采用一步脫色-超濾-除鹽-濃縮工藝，就能得到高含量的1-阿拉伯糖水解液，無需經過色譜分離，就能直接結晶得到1-阿拉伯糖，從而簡化了生產工藝，操作簡單，降低了生產成本。
[0010]3)對去除了 1-阿拉伯糖的水解渣，再次加酸水解，聯產木糖，使豌豆皮原料得到了充分利用。
[0011]4)對水解液的處理中，采用糖酸分離膜分離工藝代替傳統的酸中和工藝，不僅使部分酸液得到了回收利用，大大減少了污水排放，降低了環境污染，而且避免了鹽離子的攝入，減輕了水解液的后續處理負荷，降低了生產成本。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
1)取100g豌豆皮原料，加入純化水2000g，在90°C蒸煮鍋內蒸煮60min;預處理混合液過濾，濾液倒掉，得到濾渣92.6g ；
2)制備1-阿拉伯糖液:在上述得到的濾渣92.6g中加入1000g質量濃度為0.5%的稀硫酸溶液，在120°C蒸煮鍋內進行水解120min，過濾，得到1_阿拉伯糖含量高的水解液960ml，得到水解渣74.08g，其中水解液的還原糖收率為20.5%，1-阿拉伯糖的收率為12.1%。
[0013]3)將水解液通過糖酸分離膜，得到酸液610ml，糖液330ml，酸液回收備用，糖液經活性炭脫色-超濾-除鹽-精制得到富含1-阿拉伯糖的糖液。
[0014]脫色采用活性炭脫色:每100mL水解液中加入5g活性炭，75°C保溫40min，除鹽采用離子交換樹脂過陰陽工藝，對除鹽液進一步精制采用離子交換樹脂過陰陽陰工藝，其中，上述離子交換樹脂陰樹脂均采用D301，陽樹脂均采用001*7，對精制液進行濃縮、結晶得純度為98.23%的1-阿拉伯糖。
[0015]4)將上述得到的水解渣74.08g加入質量濃度為2.0%的稀硫酸溶液740.8g，在120°C蒸煮鍋內蒸煮120min，過濾，得到水解液713.6ml。
[0016]5)將上述水解液713.6ml通過糖酸分離膜，得到酸液506ml，糖液201ml，酸液回收備用，對糖液進行一次脫色-除鹽-濃縮，其中脫色為活性炭脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入4g活性炭，溫度為60°C，保溫50min 次脫色液除鹽采用過陰陽離子交換樹脂工藝，其中，陰樹脂采用D301，陽樹脂采用001*7，濃縮采用膜濃縮工藝，濃縮至糖液質量濃度為16% ;將濃縮液進行二次脫色-離子交換-濃縮，其中脫色為脫色樹脂脫色，脫色樹脂脫色條件:料液溫度60°C，采用動態吸附的方式，脫色樹脂用量與糖液通過量體積比為1:8。對二次脫色液進行離子交換進行再次精制提純，離子交換采用過陰陽陰樹脂工藝，其中，陰樹脂采用D301，陽樹脂采用001*7，對精制液進行濃縮、結晶得到純度為97.15%的木糖。
[0017]實施例2
1)取100g豌豆皮原料，加入純化水1600g，在90°C蒸煮鍋內蒸煮60min;預處理混合液過濾，濾液倒掉，得到濾渣89.61g ；
2)制備1-阿拉伯糖液:在上述得到的濾渣89.61g中加入1000g質量濃度為0.4%的稀硫酸溶液，在120°C蒸煮鍋內進行水解120min，過濾，得到1_阿拉伯糖含量高的水解液966ml，得到水解渣70.68g，其中水解液的還原糖收率為23.50%, 1-阿拉伯糖的收率為14.28%ο
[0018]3)將水解液通過糖酸分離膜，得到酸液602ml，糖液356ml，酸液回收備用，糖液經活性炭脫色-超濾-除鹽-精制得到富含1-阿拉伯糖的糖液。
[0019]脫色采用活性炭脫色:每100mL水解液中加入5g活性炭，75°C保溫50min，除鹽采用離子交換樹脂過陰陽工藝，對除鹽液進一步精制采用過陰陽陰離子交換樹脂工藝，其中，上述離子交換樹脂陰樹脂均采用D301，陽樹脂均采用001*7，對精制液進行濃縮、結晶得純度為97.89%的1-阿拉伯糖。
[0020]4)將上述得到的水解渣70.68g加入質量濃度為1.0%的稀鹽酸溶液706.8g，在105°C蒸煮鍋內蒸煮120min，過濾，得到水解液680ml。
[0021]5)將上述水解液680ml通過糖酸分離膜，得到酸液420ml，糖液248ml，酸液回收備用，對糖液進行一次脫色-除鹽-濃縮，其中脫色為活性炭脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入5.5g活性炭，溫度為70°C，保溫45min ;一次脫色液除鹽采用過陰陽離子交換樹脂工藝，其中，陰樹脂采用D301，陽樹脂采用001*7，濃縮采用膜濃縮工藝，濃縮至糖液質量濃度為19% ;將濃縮液進行二次脫色-離子交換-濃縮，其中脫色為脫色樹脂脫色，脫色樹脂脫色條件:料液溫度60°C，采用動態吸附的方式，脫色樹脂用量與糖液通過量體積比為1:9。對二次脫色液進行離子交換進行再次精制提純，離子交換采用過陰陽陰樹脂工藝，其中，陰樹脂采用D301，陽樹脂采用001*7，對精制液進行濃縮、結晶得到純度為95.8%的木糖。
[0022]實施例3
1)取100g豌豆皮原料,加入純化水1800g,在100°C蒸煮鍋內蒸煮30min;預處理混合液過濾，濾液倒掉，得到濾渣90.25g ；
2)制備1-阿拉伯糖液:在上述得到的濾渣90.25g中加入1000g質量濃度為0.3%的稀鹽酸溶液，在115°C蒸煮鍋內進行水解120min，過濾，得到1_阿拉伯糖含量高的水解液948ml，得到水解渣70.39g，其中水解液的還原糖收率為22.36%，1-阿拉伯糖的收率為13.68%ο
[0023]3)將水解液通過糖酸分離膜，得到酸液600ml，糖液336ml，酸液回收備用，糖液經活性炭脫色-超濾-除鹽-精制得到富含1-阿拉伯糖的糖液。
[0024]脫色采用活性炭脫色:每100mL水解液中加入4g活性炭，75°C保溫50min，除鹽采用過陰陽離子交換樹脂工藝，對除鹽液進一步精制采用過陰陽陰離子交換樹脂工藝，其中，上述離子交換樹脂陰樹脂均采用D301，陽樹脂均采用001*7，對精制液進行濃縮、結晶得純度為97.29%的1-阿拉伯糖。
[0025]4)將上 述得到的水解渣70.39g加入質量濃度為1.0%的稀鹽酸溶液703.9g，在110°c蒸煮鍋內蒸煮120min，過濾，得到水解液692ml。
[0026]5)將上述水解液692ml通過糖酸分離膜，得到酸液421ml，糖液262ml，酸液回收備用，對糖液進行一次脫色-除鹽-濃縮，其中脫色為活性炭脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入5g活性炭，溫度為70°C，保溫45min ;一次脫色液除鹽采用過電滲析工藝，濃縮采用膜濃縮工藝，濃縮至糖液質量濃度為18.5% ;將濃縮液進行二次脫色-離子交換-濃縮，其中脫色為脫色樹脂脫色，脫色樹脂脫色條件:料液溫度35°C，采用動態吸附的方式，脫色樹脂用量與糖液通過量體積比為1:7。對二次脫色液進行離子交換進行再次精制提純，離子交換采用過陰陽陰樹脂工藝，其中，陰樹脂采用D301，陽樹脂采用001*7，對精制液進行濃縮、結晶得到純度為95.8%的木糖。
[0027]實施例4
1)取100g豌豆皮原料,加入純化水1000g,在100°C蒸煮鍋內蒸煮60min;預處理混合液過濾，濾液倒掉，得到濾渣92.80g ；
2)制備1-阿拉伯糖液:在上述得到的濾渣92.80g中加入質量濃度為0.8%的稀硫酸溶液llOOg，在115°C蒸煮鍋內進行水解150min，過濾，得到1_阿拉伯糖含量高的水解液1080ml，得到水解渣64.45g，其中水解液的還原糖收率為24.81%，1-阿拉伯糖的收率為13.49%ο
[0028]3)將水解液通過糖酸分離膜，得到酸液622ml，糖液378ml，酸液回收備用，糖液經活性炭脫色-超濾-除鹽-精制得到富含1-阿拉伯糖的糖液。
[0029]脫色采用活性炭脫色:每100mL水解液中加入5g活性炭，75°C保溫40min，除鹽采用過陰陽離子交換樹脂工藝，對除鹽液進一步精制采用過陰陽陰離子交換樹脂工藝，其中，上述離子交換樹脂陰樹脂均采用D301，陽樹脂均采用001*7，對精制液進行濃縮、結晶得純度為96.42%的1-阿拉伯糖。
[0030]4)將上述得到的水解渣64.45g中加入質量濃度為1.5%的稀硫酸溶液970g，在110°c蒸煮鍋內蒸煮120min，過濾，得到水解液964ml。
[0031]5)將上述水解液964ml通過糖酸分離膜，得到酸液621ml，糖液326ml，酸液回收備用，對糖液進行一次脫色-除鹽-濃縮，其中脫色為活性炭脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入5g活性炭，溫度為70°C，保溫45min ;一次脫色液除鹽采用過電滲析工藝，濃縮采用膜濃縮工藝，濃縮至糖液質量濃度為18.5% ;將濃縮液進行二次脫色-離子交換-濃縮，其中脫色為活性炭脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入3g活性炭，溫度為70°C，保溫45min;對二次脫色液進行離子交換進行再次精制提純，離子交換采用過陰陽陰樹脂工藝，其中，陰樹脂采用D301，陽樹脂采用001*7，對精制液進行濃縮、結晶得到純度為95.8%的木糖。
【權利要求】
1.一種以豌豆皮為原料制備1-阿拉伯糖并副產木糖的工藝，其特征在于，主要步驟如下: (1)預處理:將豌豆皮按固液比1:10-20加入水溶液，在90-100°C下蒸煮30_60min，得到豌豆皮水煮混合液，將混合液過濾，棄去水煮液，得豌豆皮濾渣； (2)低酸水解提取1-阿拉伯糖:將上述預處理得到的豌豆皮濾渣加入酸液進行水解，過濾，得到水解液和水解渣，對水解液進行處理，制備結晶1-阿拉伯糖，水解渣進行再次水解，制備木糖； 水解液處理:對水解液進行處理的方法如下: 第一步，通過糖酸分離膜對水解液進行糖酸分離，得到部分酸液和糖液；對酸液進行回收備用； 第二步，將第一步得到的糖液進行活性炭脫色，脫色條件:按100mL糖液加入l_6g活性炭，溫度為50-80°C，保溫20-50min ； 第三步，對脫色液進行超濾-除鹽-精制，超濾采用截留分子量為300-10000的超濾膜，除鹽精制采用離子交換樹脂過陰陽陰陽陰樹脂工藝或采用電滲析一陰陽陰工藝；把得到的精制液進行濃縮、結晶，得到1-阿拉伯糖； (3)高酸水解提取木糖:將步驟(2)回收得到的酸液加入到步驟(2)得到的水解渣中，再加入部分新酸進行水解，過濾，得到水解液和水解洛，水解洛用作鍋爐用燃料，對水解液進行處理，提取木糖； 水解液的處理: 第一步，通過糖酸分離膜對水解液進行糖酸分離，得到部分酸液和糖液；對酸液進行回收備用； 第二步，將第一步得到的糖液進行一次脫色-除鹽-濃縮，其中脫色為活性炭脫色或顆粒炭脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入3-7g活性炭，溫度為60-8(TC，保溫.20-50min ;顆粒炭脫色條件為:料液溫度35_60°C，采用動態吸附的方式；對一次脫色液進行除鹽，其中除鹽采用過陰陽離子交換樹脂或電滲析工藝，濃縮采用膜濃縮或真空蒸發濃縮工藝，濃縮至糖液質量濃度為8-20% ； 第三步，將上述濃縮液進行第二次脫色-離子交換-濃縮，其中脫色為活性炭脫色或脫色樹脂脫色，活性炭脫色條件:每100mL糖液加入l_5g活性炭，溫度為60-8(TC，保溫.20-50min ;脫色樹脂脫色條件:料液溫度35_60°C，采用動態吸附的方式；對二次脫色液進行離子交換進行再次精制提純，離子交換采用過陰陽陰樹脂工藝，對精制液進行濃縮、結晶得到木糖。
2.如權利要求1所述工藝，其特征在于，步驟(2)所用的酸液為硫酸、鹽酸、磷酸或草酸中的一種；其水解條件為:硫酸、磷酸的水解條件為:固液比1:8-20 ;酸質量濃度.0.4-0.8% ;水解溫度110-1250C ;水解時間100_150min ;鹽酸、草酸的酸解條件為:固液比.1:7-20 ;酸質量濃度0.2-0.6% ;水解溫度105-120°C ;水解時間100_150min。
3.如權利要求1所述工藝，其特征在于，步驟(3)所用的酸液為硫酸、鹽酸、磷酸或草酸中的一種；其水解條件為:硫酸、磷酸的水解條件為:固液比1:6-15 ;酸質量濃度.1.3-2.4% ;水解溫度110-1300C ;水解時間110_150min ;鹽酸、草酸的酸解條件為:固液比.1:6-15 ;酸質量濃度1.0-1.8% ;水解溫度110-130°C ;水解時間110_150min。
【文檔編號】C13K13/00GK103898249SQ201410166232
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】曹玉華, 修秀紅, 方春雷, 李林, 邱學良, 李毅, 周娟 申請人:山東福田藥業有限公司