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1、木糖与木糖醇的生产工艺研究摘要：以玉米芯为原料,经清洗、干燥、破碎后用酸水解,再中和、蒸发、脱色、离子交换、加氢、浓缩、结晶生产木糖醇。 木糖醇是人体糖类代谢的正常中间体，在自然界中也广泛存在，尤其在蔬菜、水果、蘑菇等植物中含量丰富。自20世纪60年代起开始应用于食品生产之后，现已广泛用于食品、医药、轻工等领域。关键词：玉米芯，溶糖，水解液，离子交换，氢化，浓缩木糖醇被称为近代第一流的蔗糖代用品。除具有蔗糖、葡萄糖的共性外，还具有特殊的生化性能，它不需要通过胰岛素，就能透过细胞壁被人体吸收，并有降低血脂、抗酮体等功能。木糖醇还是轻工、化工等多种工业产品的重要原料，既可用于制作饮料、糖果、罐头等
2、食品，又可代替甘油用于造纸、卷烟、炸药、牙膏等生产，还可用来制作石油破乳剂，农药乳化剂、化纤助剂、抗静电剂、防冻剂等。目前木糖醇的生产，在世界范围内，乃是一项新兴工业。在我国木糖醇的生产尚处起步阶段。1.材料和方法：1.1 材料玉米芯 硫酸、盐酸、稀碱 制取流程：玉米芯洗涤 水解中和一次脱色-一次离子交换-一次蒸发二次脱色-二三次离子交换二三次蒸发结晶离心分离干燥包 装成品结晶木糖 1.2 工艺步骤:12.1洗涤玉米芯经皮带送入搅拌洗涤机与轻水充分搅动混合，并连续从洗涤机中溢出，经网带输送机滤除水后即可获得干净的除去泥沙和灰尘的玉米芯。1.2.2水解经洗涤后的玉米芯通过皮带送入水解锅，然后添加
3、硫酸作为催化剂，用直接蒸汽加热至125，水解3小时。水解液进入后续工序提取木糖，残渣经挤压脱水并烘干后送到烧渣锅炉与煤混合焚烧以获得生产所需蒸汽。1.2.3中和通过添加粉末碳酸钙中和水解液中含有的硫酸催化剂，生成硫酸钙沉淀后过滤除去。1.2.4脱色脱色分成两次，称为一次脱色和二次脱色。二次脱色加新鲜的活性炭，发挥新炭的强大的脱色力来除去一次脱色液中少量的杂质，保证进入离交工段的糖液杂质尽可能的少、减小离交负担。一次脱色加入二次脱色用过的活性炭，来吸附糖化液中大量的杂质，以此来节省用炭量。1.2.5离子交换中和后的糖溶液中仍然含有一小部分溶解态的硫酸钙，依次通过阳离子交换和阴离子交换除去剩余的硫
4、酸钙，以免在随后的蒸发过程蒸发器产生结垢。1.2.6蒸发经中和后的水解液浓度（木糖质量百分比浓度）较低，只有6左右，通过四效真空降膜式蒸发系统将其中的部分水分蒸发除去，使木糖浓度上升到25左右。1.2.7离子交换精制蒸发后的水解液（25木糖溶液）依次进入阳离子交换器和阴离子交换器，经过糖液与阳阴离子树脂交换，为及时准确掌握糖液的质量，在阴柱出口设置测量糖液的电导仪，当糖液的电导率高于某一值时，则说明树脂己失活，需进行树脂再生。1.2.8二、三次蒸发经离子交换后的糖液浓度只有22左右，通过蒸发系统将其中的大部分水分蒸发除去，使木糖浓度上升到80左右。达到后续冷却结晶工序所需的木糖浓度。1.2.9
5、结晶经真空浓缩后的糖液浓度达到了80，将其送入结晶机中，通过调节冷却水流量使糖液温度缓慢下降，因溶解度水随温度下降，木糖晶体析出。1.2.10离心分离结晶好的糖液通过离心机将其中母液甩出，即得到纯度较高的木糖结晶体，送去干燥1.2.11干燥离心分离后得到的木糖晶体仍然含有约2的水分，为使产品符合质量标准和能够长时间贮存，需要通过干燥将其水分降低到0.5以下。用沸腾流化床干燥机来完成木糖的干燥。1.2.12包装将成品结晶木糖按不同的规格和型式进行包装 不同温度下木糖的溶解度温度() 20 30 35 40 45 50 55 60 70溶解度(%) 51.24 56.03 57.98 60.47
6、62.62 65.08 67.08 69.38 77.30 2 木糖醇的生产 木糖醇(Xylitol)是从植物中提取出来的天然甜味剂，跟白糖一样甜，还有清凉的味道。蔬菜里含有其物质，是在人体内生成葡萄糖代谢的中间物体。以玉米芯为原料,经清洗、干燥、破碎(粒度为35 mm)后用酸水解,再中和、蒸发、脱色、离子交换、加氢、浓缩、结晶生产木糖醇. 化学名：1,2,3,4,5-戊五醇,分子式：C5H12O5,分子量：152.15, 性 状：木糖醇是从玉米芯、甘蔗渣等物质中提取的、纯天然的新型甜味剂，甜度相当于蔗糖，外观为白色结晶或结晶性粉末，极易溶于水，微溶于乙醇和甲醇，熔点9296，沸点216，入口
7、时有强烈的清凉感。 2.1工艺流程：木糖溶糖过滤浓度调节PH调节氢化活性炭处理压力过滤离子交换精过滤预蒸发蒸发结晶助晶离心分离干燥筛分包装成品结晶木糖醇2.2生产工艺:原料主要是玉米芯2.2.1玉米芯的选择：玉米芯分红、白两种。红色玉米芯出糖率高。同时要搞好原料的保管除杂工作。2.2.2水解：玉米芯中含戊糖，水解就是将以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。水解作用的设备主要是水解锅。首先进行预处理，即将玉米芯装入水解锅内，然后加水在100的温度下，蒸60分钟，把水排除，再用01稀硫酸处理。 经酸预处理后的玉米芯，进入水解。低压水解法的控制条件为硫酸浓度l，水解温度
8、120，水解时间4小时。玉米芯的水解产糖率可高达33以上。 水解工序三要素是催化剂、水解温度和时间。催化剂卡住用量就行了；水解温度低会水解不完全，温度过高会使水解液中的木糖脱水生成糠醛或深度水解生成低级的碳水化合物，如醋酸，丙酮等，也会使大量蛋白质水解，生成有机色素和胶体。水解时间也不能不足或过长。2.2.3中和：水解液含硫酸约060，8，pH值1左右。中和的目的是除去水解液中的无机酸。一般采用碳酸钙法。中和处理用中和罐，内设搅拌装置，常压操作，把水解液注入中和罐，然后加温，当温度升到7580时，边搅拌，边加入碳酸钙乳液，直到pH值为3.336为中和点（控制适当中和点是本工序的关键所在）。通过
9、压滤机滤除硫酸钙渣。2.2.4真空蒸发：中和脱酸后的糖液浓度为5，需通过减压蒸发，使糖液浓度提高到3035，蒸发器用不锈钢制成。分为加热器和分离器。真空度-0.09Mpa.2.2.5脱色：浓缩后的糖浆色泽较深，需要进行脱色。常压操作采用活性炭脱色法，活性炭用量一般为糖液的10。脱色时先把糖浆温度提高到7580，pH值控制在25左右，然后加炭，活性炭在酸性条件下脱色效果很好，脱色后物料透明度可达3040。水解液中的色素有原料中的天然色素和在生产中生成的色素 。蛋白质和氨基酸水解时也产生含氮的有色物质，糖加热时也可产生焦糖色，必须进行脱色处理。2.2.6离子交换：目的是进一步净化糖浆，处理后物料纯
10、度可达9597，使糖浆呈无色透明状。离子交换可选001*7型阳离子树脂和D301和D201阴离子树脂。 离于交换净化操作过程是：将脱色后的糖液降温到3040开始投料，先经阳柱。后经阴柱。定量的物料投毕后，再用纯水顶替直至无糖为止。然后用水自下而上进行反冲，使树脂层松散翻动，除去上层杂质，接着用酸、碱溶液再生，最后用纯水淋洗再生。2.2.7加氢处理：离子交换后的净化糖液，需进行加氢处理。加氢处理即为木糖的炭在有理化剂的作用下，升温加压氢化，转变为羟基的反应。氢化处理之前用烧碱把净化糖液的pH值调到7.53，加氢压力控制在7080kgcm2之间，温度为110120进料速比为0.81(对催化剂体积而
11、言)，加氢转化率要大于99。加氢催化剂一般在使用3个月后活性开始下降，要根据实际情况，及时用10的烧碱溶液对催化剂进行活化处理。2.2.8浓缩、结晶、分离：氢化液含醇浓度一般低于15，并带有少量催化剂细未，需先过滤，再蒸发浓缩。浓缩分两步进行，第一步在真空度为700mm汞柱，温度为50的情况下，浓缩到含醇50；第二步采用升降膜蒸发器，真空度提高到700mm汞柱以上，温度提高到7075，浓缩到含醇为86即可出料，压入结晶机。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。 2.2.9母液的回收：母液为结晶分离出成品后的副产品。每吨成品可得母
12、液1吨。母液含杂质较多，纯度低，粘度大，呈褐黄色，其中除大部分为木糖醇外，还含有少量的阿拉伯醇、山梨醇、甘露醇等杂醇，仍有一定的经济价值。母液再经净化处理，重新浓缩结晶，收率可达到母液的2530，其纯度符合质量要求，只是结晶时间长，晶粒细。3 木糖醇的功能 3.1 木糖醇做糖尿病人的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂：木糖醇是人体糖类代谢的中间体，在体内缺少胰岛素影响糖代谢情况下，无需胰岛素促进，木糖醇也能透过细胞膜，被组织吸收利用，供细胞以营养和能量，且不会引起血糖值升高,消除糖尿病人服用后的三多症状，是最适合糖尿病患者食用的营养性的食糖代替品。 3.2 木糖醇改善肝功能：木糖醇能促进肝糖元合成
13、，血糖不会上升，对肝病患者有改善肝功能和抗脂肪肝的作用，治疗乙型迁延性肝炎，乙型慢性肝炎及肝硬化有明显疗效，是肝炎并发症病人的理想辅助药物。 3.3 木糖醇的防龋齿功能：木糖醇的防龋齿特性在所有的甜味剂中效果最好，首先是木糖醇不能被口腔中产生龋齿的细菌发酵利用，抑制链球菌生长及酸的产生；其次它能促进唾液分泌，减缓PH值下降，减少了牙齿的酸蚀，防止龋齿和减少牙斑的产生，可以巩固牙齿。 3.4 木糖醇的减肥功能：木糖醇为人体提供能量，合成糖元，减少脂肪和肝组织中的蛋白质的消耗，使肝脏受到保护和修复，消除人体内有害酮体的产生，不会因食用而为发胖忧虑。可广泛用于食品、医药、轻工等领域。4、讨论：4.1
14、 木糖醇的应用 木糖醇的应用范围：1、 木糖醇在体内新陈代谢不需要胰岛素参与，又不使血糖值升高，并可消除糖尿病人三多症，因此是糖尿病人安全的甜味剂、营养补充剂和辅助治疗剂。 2、 食用木糖醇不会引起龋齿，可以适用于作口香糖、巧克力、硬糖等食品的甜味剂。 3、 由于其独特的功能，与其它糖类、醇类调和食用，可作为低糖食品的甜味剂。 4、 木糖醇口感清凉，冰冻后效果更好，可用在爽心的冷饮、甜点、牛奶、咖啡等行业。也可使用在健康饮品、润喉药物、止咳糖浆等方面。 5、 为了身体健康，可用于家庭做蔗糖的代用品，以防止蔗糖食用过多引起的糖尿病肥胖症。 6、 木糖醇是一种多元醇，可作为化妆品类的湿润调整剂使用
15、，对人体皮肤无刺激作用。例如：洗面乳、美容霜、化妆水等。 7、 木糖醇具有吸湿性、防龋齿功能，并且液体木糖醇具有良好的甜味，所以可以代替甘油作烟丝、防龋齿牙膏、漱口剂的加香、防冻保湿剂等。 8、 液体木糖醇可用在蓄电池极板制造上，性能稳定，容易操作，成本低，比甘油更佳。 由芬兰TURKU（土尔库）大学木糖醇研究方面的权威人士MAKINEN教授的临床实验，WHO（世界卫生组织）的各地研究成果均证明了木糖醇的防蛀效果。4.2木糖醇药理作用新发现 众所周知，木糖醇是一种无热量的甜味剂，在国外被广泛用作糖尿病人专用食品甜味剂或用于各种减肥食品以及药剂的含片、咀嚼片和糖浆剂等产品中作为白糖代用品。最近国
16、外医药研究人员发现：木糖醇不仅是甜味剂，它还是一种出色的辅助治疗药，可用于防止病人肺部感染等症。体外试验证实：木糖醇本身并无任何抗菌作用。但有趣的是，一旦病人口服含木糖醇的制剂或食品后很快就显示出预防肺部-呼吸道细菌感染的效果。医药研究人员认为：在人的肺粘膜和呼吸道表面覆盖着薄薄一层粘液，其中含有“内源性抗菌物质”，它们是人体抵御空气中有害微生物（细菌与病毒）侵犯体内安全的一道天然屏障。如若呼吸道-肺粘膜上的这层粘液的盐度增加，来自空气的有害微生物就会“趁虚而入”，在肺-呼吸道表面大量繁殖，最终引起肺部感染。对纤维囊肿病人的呼吸道-肺粘液取样化验结果证实：这些病人的粘液盐度确实比正常人高出两倍
17、以上。奇怪的是，只要让他们吃一些含有木糖醇的食品或饮料，其呼吸道粘液的盐度很快就恢复至正常水平。这表明木糖醇虽非抗菌物质，但它能使病人呼吸道表面粘液层中盐度下降，故有利于病人恢复预防肺部感染的能力。去年美国临床医学研究人员的在对21名纤维囊肿患者所做的“木糖醇预防肺部感染”双盲随机试验结果证实了上面这一结论。4.3 木糖醇的危害4.3.1 木糖醇也会让人发胖很多人从吃木糖醇口香糖开始，在心理上认为木糖醇热量低，所以在吃其他木糖醇食物的时候没有节制。但是实际上，木糖醇吃多了也会发胖。而且从理化性质来讲，木糖醇是偏凉的，它不被胃酶分解，直接进入肠道，吃多了对胃肠会有一定刺激，可能引起腹部不适、胀气
18、、肠鸣。由于木糖醇在肠道内吸收率不到20%，容易在肠壁积累，易造成渗透性腹泻。营养师提醒说，以中国人的体质，一天摄入木糖醇的总量不能超过50克。4.3.2过量食用会使血脂升高糖尿病患者由于体内的胰岛素分泌功能紊乱，不能食用过多的糖，就连少量的糖也可能引起不良后果。营养师说，木糖醇和葡萄糖一样，由碳、氢、氧三种物质组成，在人体内氧化后可释放出热能。木糖醇在代谢初期，可能不需要胰岛素参与，但在代谢后期，则需要胰岛素的。我国木糖醇产量达全世界总需求量的10%12%,远远不能满足需求。今后木糖醇有望开发成为一种可预防年老体弱者、婴幼儿以及病人等易感人群肺部感染的新型保健食原料。参考文献1 尤新，李明杰，木糖与木糖醇的生产技术及其应用。中国轻工业出版社，2006.82 刘志皋，食品添加剂手册。中国轻工业出版社，20023 李琰，张雪郑州工程学院学报，2004年01期4 金应世，中国资源综合利用2001年12期.5Dr.makinnen.History,safty,DentalPropertiesof Xylitol Finland:university of Turku.2004
