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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流木材水解液的综合利用1.精品文档.木材水解液的综合利用一、基本概念1、木材成分木材分子高分子物质（9799%）多糖类物质（6585%）纤维素占木材干物质的50%半纤维素占木材干物质的2030%芳香化合物木质素占木材干物质的1535%低分子物质（1.03.0%）无机灰分（0.31.0%）溶于水K、Na的碳酸盐，占灰分1025%不溶于水Ca、Mg的硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐，占灰分2590%有机抽提物（2.02.7%）单宁、色素、挥发性油类、树脂（胶）、硫胺素（VB1）2、木材的化学加工就是采用化学方法把树木组织或造材剩余物加工成非木材的其他林、副产
2、品。木材化学加工包括木材水解、木材热解、利用树皮生产栲胶。3、木材水解将木材或其他植物原料中的多糖（纤维素和半纤维素）在一定的温度和催化剂作用下，加水分解成单糖，然后用化学或生物化学方法，将这些单糖再加工成各种产品的过程。植物水解的利用途径：二、水解工艺原料和产品原料：林业废料、农业废料、专门栽培的作物及各类废弃物水解产品：糖醛、酒精、饮料酵母、木糖醇、葡萄糖、乙酰丙酸等。木材水解工业主要产品：木材预水解半纤维素水解液（戊糖为主）脱水糠醛加氢木糖醇生化加工饲料酵母酸或酶主水解水解木质素硝化硝化木质素氯化氯化木质素合成树脂氨解酚、甲醇丙酮、重油浓酸或酶水解液浓缩结晶葡萄糖糖蜜生化加工酒精、酵母化
3、学加工乙酰丙酸稀酸水解液生化加工酒精、酵母糠醛阔叶材（木屑、木片）、栲胶生产残渣等含有丰富的戊糖，这两种原料通过稀酸水解、蒸馏和精制，可得成品糠醛。糠醛蒸汽中的醋酸，通过汽相中和，可生产结晶醋酸钠。制取糠醛后的水解残渣是纤维素和木素，可作燃料或肥料，也可进行第二次水解，使其中的纤维素转化成乙酰丙酸。酒精是利用针叶材为主的木屑和木片为原料，经稀酸水解得到的糖液，再通过发酵和蒸馏得到的。蒸馏后的余馏水中的戊糖、有机酸等营养成分可生产饲料酵母。同时，水解液中含有少量糠醛，还可回收生产糠醛。糠醛和酒精都是重要的化工原料，酵母可食用、药用或作饲料。三、木材水解的基本理论1、水解方法木材水解方法主要有酸水
4、解、酶水解、辐射化学水解等。1.1多糖的酸水解是在酸性介质中进行的，氢离子作为反应的催化剂，多糖在酸性介质中，在一定的温度和氢离子浓度作用下，加水分解成单糖的过程，根据温度和氢离子浓度不同可分为：稀酸高压水解法、浓酸常压水解法和稀酸常压水解法。1.2多糖的酶水解是指多糖在微生物的催化作用下，使多糖苷键断裂而进行加水分解的过程。1.3辐射化学水解木材中多糖属于在电离辐射作用下能分解的高分子化合物，其解聚程度取决于系统辐射的能量。2、木材水解的基本理论 四、纤维质原料的水解1、纤维素、半纤维素和木质素纤维素是由葡萄糖通过-1，4糖苷键连接而成的聚合物，是一种结构上无分枝、分子量很大、性质稳定的多糖
5、。其分子量可达几十万，甚至几百万。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，棉花、亚麻、稻麦秸秆、木材、玉米芯的纤维素含量分别为9295%、80%、4050%、4050%、53%。在植物细胞壁中，纤维素总是和半纤维素、木质素等伴生在一起。半纤维是一大类结构不同的多聚糖的统称。构成半纤维素的成分有D-葡萄糖、D-甘露糖和D-半乳糖等己糖，及D-木糖、L-阿拉伯糖等戊糖以及糖醛酸等。常见的半纤维素分子有：D-木聚糖、L-阿拉伯聚糖-D-木聚糖、L-阿拉伯聚糖-D-半乳聚糖、L-阿拉伯聚糖-D-葡萄糖醛酸-D-木聚糖、D-半乳聚糖-D葡萄糖-D-甘露聚糖等。这些多聚糖的聚合度（DP）为60200，直链或分枝
6、。半纤维素与纤维素不同，它很容易水解，但由于它们总是交杂在一起，只有当纤维素也被水解时，才可能全部被水解。木质素是由苯基丙烷结构单元通过碳-碳链连接而成的具有三维空间结构的高分子聚合物。在用酸对纤维进行分级水解时，最后剩下的2030%的非溶性残余物即为木质素，其性质极为稳定。木质素在纤维素周围形成保护层，使后者的水解变得很困难。2、纤维素的水解根据采用的方法不同可将纤维素的水解法分成三种：稀酸水解法、浓酸水解法和酶水解法。纤维素酸水解所用的酸为硫酸、盐酸和氢氟酸等强酸，水解反应式为： 催化剂 （C6H10O5）n+nH2O nC6H12O6 （纤维素） （葡萄糖） 2.1无机强酸催化纤维素分解
7、的机理酸在水中解离产生H+，H+与水构成不稳定的水合氢离子H3O+，当H3O+与纤维素链上的-1，4糖苷键接触时，H3O+将1个氢离子交给该糖苷键上的氧，使它变成不稳定的四价氧。当氧键断裂时，与水反应生成两个羟基，并重新放出H+。H+可再次参与催化水解反应。溶液中H+浓度越高，水解速度越快。2.2酶水解纤维素的机理酶水解采用的酶是纤维素酶，它是一种复合酶类，故又称为纤维素酶复合物。已知纤维素酶复合物由C1和CX组成。天然纤维素的分解过程是：纤维素先被C1酶降解为较低分子化合物，同是具有水合性，其次由所谓CX的几种酶作用形成纤维二糖。纤维二糖再由纤维二糖酶（-葡萄糖苷酶）水解成葡萄糖。由于纤维素
8、的性能稳定，无论用酸水解还是用酶水解，都存在水解速度慢，糖得率低的问题，这是影响纤维素科学利用的难题之一。3、水解过程中影响糖得率的主要因素3.1催化剂性质和浓度的影响生产上采用0.50.8%H2SO4作催化剂。3.2温度和压力10001100KPa，179183，糖得率40%。3.3水解液排出速度3.4液比系数指酸液总量与绝干原料质量比，一般选用1215。除此之外，原料的粒度、装料密度、酸液与原料的接触情况以及渗滤速度等对水解生产的糖得率都有影响。五、水解酒精生产1、纤维素生产酒精工艺纤维素酸、碱水解硫酸糖酵母酒精氢氧化钠发酵酶水解直接法细菌水解、发酵酒精间接法纤酶水解糖酵母发酵酒精同时糖化
9、发酵法纤酶、酵母酒精水解、发酵 酸解 酵母若用半纤维素为原料，其水解方式为：半纤维素糖酒精2、酵母菌的乙醇发酵酵母菌在厌氧条件下可发酵己糖形成乙醇，其生化过程主要由两个阶段组成。第一阶段己糖通过糖酵解途径（EMP途径）分解成丙酮酸。第二阶段丙酮酸由脱羧酶催化生成乙醛和二氧化碳，乙醛进一步被还原成乙醇。葡萄糖发酵成乙醇的总反应式为：C6H12O6 2C2H5OH +2CO2 +能量乙醇发酵：糖化醪送入发酵罐（见下图），接入酒母后，即可给乙醇发酵。发酵工艺有间歇发酵、半连续式发酵和连续式发酵三类。乙醇发酵过程可分为前发酵期、主发酵期和后发酵期三个阶段。2.1前发酵期：一般为前10h左右，在酒母与糖
10、化醪加入发酵罐后，醪液中的酵母开始数量还不多，由于醪液中的酵母开始数量还不够进行繁殖，在前发酵期阶段，发酵作用不强，酒精和二氧化碳产生得少，糖分消耗得比较慢，发酵醪表面显得比较平静。前发酵期一般控制发酵温度不超过30。5密闭式发酵罐1、人孔2、CO2排出管3、进醪管4、视镜5、温度计6、冷却蛇管7、人孔8、排醪管2.2主发酵期：为前发酵期之后12h左右，在此阶段酵母细胞已大量形成，每毫升醪液中酵母数量可达1亿以上，酵母菌基本上停止繁殖而主要进行乙醇发酵作用。使糖分迅速下降，酒精量逐渐增多，醪液中产生大量的二氧化碳，有很强的二氧化碳泡沫响声。此期间发酵醪温度上升也快，生产上应加强温度控制，最好将
11、温度控制在3034。经主发酵期，醪液的糖分大部分已被耗掉，发酵进入后发酵期。2.3后发酵期：发酵作用弱，产生热量少，发酵醪温度逐渐下降，应控制发酵温度在3032。后发酵一般需要约40h才能完成，总发酵时间一般控制6072h。一般工艺工厂糖化醪浓度为1618%，发酵成熟醪的乙醇含量为610%（V/V）。3、酒精蒸馏与精馏发酵成熟醪中除含酒精外，还含有其他杂质，需要进行蒸馏及精馏才能得到酒精成品。经过蒸馏可得到粗酒精和酒精，所用设备为醪塔，又称蒸馏塔、粗馏塔，粗酒精再经精馏即可得到各级成品酒精和杂醇油等副产物，所用设备为精馏塔。精馏塔简图酒精回收塔3.1发酵成熟醪的组成及其分离发酵成熟醪的成分随原
12、料的种类、加入方式、菌种性能不同而不同，分成不挥发性成分和挥发性成分两大类。不挥发性成分包括甘油、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、无机盐、酵母菌体、不发酵性及未发酵完全的糖、皮壳、纤维等。这些成分易与酒精等挥发性成分分离，在精馏中它们和大部分水一起进入精馏塔。挥发性杂质共有50多种，分成醇类、醛类、酸类和酯类等四大类。在精馏中，沸点比酒精低的杂质先被蒸馏出，称为中间杂质，包括乙醛、乙酸乙酯和甲酸甲酯等；有些沸点高的杂质出现在蒸馏酒尾中，呈油状浮在液面，称为尾级杂质，又称杂醇油。3.2酒精蒸馏与精馏工艺酒精蒸馏有单塔、双塔、三塔和多塔蒸馏等多种蒸馏工艺。单塔蒸馏适用于对成品质量与浓度要求不高的工厂，国外常
13、用于生产浓度为88%（V/V）的粗酒精，我国一般不采用此工艺。双塔蒸馏的蒸馏和精馏两个过程分别在粗馏塔和精馏塔内进行，粗馏塔的作用是将乙醇从成熟醪中分离出来，并排除酒糟。精馏塔的作用是浓缩乙醇和排除大部分杂质。根据进料方式分为气相进料塔和液相进料塔两种形式，气相进塔系粗馏塔发生的酒气直接进入精馏塔，这种方式生产费用较低，为淀粉质原料厂所采用。液相进塔则系粗馏塔发生的酒汽先冷凝成液体，然后进入精馏塔，这种方式由于多一次排醛机会，成品质量较好，适用于糖蜜酒精厂。六、饲料酵母的生产1、原料来源林业、农业废料，含纤维的工业废渣、废液，糖厂的糖蜜及野生植物、浆果等。2、水解酒糟生产饲料酵母工艺流程七、糠
14、醛生产1、生产原料原料名称聚戊糖含量%绝干原料中糖醛的理论产量和实际得率理论产量%实际得率%玉米芯30352411燕麦壳32352511棉籽壳2127189葵花籽壳1825169稻壳（砻糖）1720158甘蔗渣2325189白桦2225178白杨1620137栲胶渣1920146原料对糠醛得率的影响因素：主要有含水率、颗粒度、透水和透气性、装锅密度等。糠醛是呋喃2位上的氢原子被醛基取代的衍生物，分子式为C5H4O2，又称2呋喃甲醛。糠醛是呋喃环系最重要的衍生物，是一个重要的由农副产品中制得的产品。糠醛为无色液体，具有与苯甲醛类似的气味，其熔点38.7，沸点161.7，相对密度1.1594（20
15、）。在空气中易变黑，在20可形成8.3%的水溶液，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。糠醛与芳香醛的性质，在氰化钾的催化下，发生安息缩合反应。糠醛由农副产品中所含聚戊糖裂解后脱水而得，是制备多种药物和工业产品的原料。由糠醛制得的1，6己二胺H2N-(CH2)6-NH2，为制取尼龙66的原料。由糠醛制得的呋喃经电解还原，还可制成丁二醛，后者为生产药物阿托品的原料。许多糠醛的衍生物具有很强的杀菌能力。糠醛主要用作溶剂，它可有选择性地从石油、植物油中萃取其中的不饱和组分，也可从润滑油和柴油中萃取其中的芳香组分。糠醛可代替甲醛与苯酚缩合，制造酚醛树脂。2、水解反应时形成糠醛的动力学聚戊糖戊糖树脂糖醛反应温度、时
16、间、水解催化剂用量，原料的性质，取液速度等对糖醛得率都有影响戊糖脱水生成糖醛是控制步骤反应体系为多相反应体系3、含聚戊糖原料生产糠醛的水解方法3.1两段糠醛己糖水解法即先在硫酸存在的条件下进行汽相蒸煮（第一阶段水解），得到含糠醛的蒸汽冷凝液，随后以硫酸溶液对固体纤维木素进行渗滤水解（第二阶段水解），制取葡萄糖水解液用于酵母生产。3.2一段硫酸糠醛蒸煮法即只制备含糠醛的蒸汽冷凝液，固体纤维木素不作进一步的水解而仅直接作燃料。工艺上常用双锅串联进行。八、木糖醇木糖醇也叫戊五糖，是一种五碳糖醇，它的分子式为C5H12O5，是木糖代谢的正常中间产物，外形为结晶性白色粉末，广泛存在于果品、蔬菜、谷类、蘑
17、菇之类的食物和木材、稻草、玉米芯等植物中。它可用作甜味剂、营养剂和药剂，在化工、食品、医药等工业中广泛应用。目前我国木糖醇生产有两条基本工艺：中和脱酸工艺和离子交换脱酸工艺。分子立体结构甜味剂木糖醇1、中和脱酸工艺中和脱酸工艺就是在净化水解液时采用中和法。上世纪六十年代，我国木糖醇在保定开始试生产时，就是采用这个方法，如保定厂的一号生产线，工艺路线如下：离子交换脱色浓缩中和水解原料包装分离结晶浓缩加氢浓缩一次中和脱酸二次交换工艺，在木糖醇生产过程中，原料首先要水解生产水解液，水解时要加催化剂硫酸，而水解后，硫酸就存在于水解液中，但在生产过程中，这部分硫酸必须除去，脱酸工艺就是用中和的方法将酸除
18、去，中和剂通常用碳酸钙。硫酸被碳酸钙中和成石膏硫酸钙，硫酸钙在水中的溶解度很小，绝大部分石膏都成为沉淀经过滤除去。中和脱酸工艺的优缺点：中和脱酸工艺比较简单，酸碱消耗低，可降低成本，设备也比较简单，易操作，投资少。但由于它是初始工艺，必然有不足之处，它的缺点主要来自工艺本身，石膏虽然在水中的溶解度小，也不是绝对不溶解，在进入下个浓缩工序时，随着水解液变浓，石膏在水解液中浓度也变大，呈过饱和状态，此时就有一部分石膏又沉淀出来，沉积在蒸发器的管壁上，形成隔热层，降低蒸发效力，浪费蒸汽，降低设备利用率。由于这层结垢很难除去，特别是很难用化学方法除去，不得不用机械法清除结垢，不但麻烦，且劳动强度很大，
19、对设备也有不同程度损伤，降低设备使用寿命。2、离子交换脱酸工艺为了解决中和脱酸带来的困惑，科技工作者和生产厂家的科技人员通过不懈努力，研究开发了离子交换脱酸新工艺，离子交换脱酸工艺就是采用离子交换树脂利用离子交换的方法将硫酸根除去。此工艺有两次交换和三次交换之分，但都属于离子交换范畴，工艺路线如下：原料浓缩离子交换脱色水解离子交换浓缩结晶分离包装离子交换加氢因每次交换意义不同，故所用的离子交换树脂也不同，第一次主要是为了除去水解液中的硫酸根，所以采用阴离子交换，第二次交换采用阳离子交换树脂，第三次交换用阳、阴两种树脂，也有单用阳树脂的。离子交换脱酸工艺，工艺较为复杂，树脂用量较多，设备较多，投
20、资较大，增加了酸碱消耗，加大了成本。但离子交换脱酸工艺有它不可替代的优点，它解决了中和脱酸工艺中设备结垢的缺点，提高了设备利用率和使用寿命，减少了水解液中的灰份和酸的含量，提高了水解液的质量，相应的提高了产品质量。由于离子交换脱酸工艺有众多的优越性，新建厂都采用此工艺。不论是中和脱酸工艺还是离子交换脱酸工艺，他们最后一次交换，都是将氢化液再进行一次交换，来提高净化液的质量，继而提高产品质量。中和脱酸工艺和离子交换工艺，都有各自优缺点，采取何种工艺都必须扬长避短，最大限度发展优势，提高经济效益。3、木糖醇生产工艺要点和进步木糖醇的生产工艺是比较长的，但必须把住几个关键工序，才能保证木糖醇产品质量
21、和生产的顺利进行。几个关键工序做好了，就把住了木糖醇的生产要点。3.1水解工序是木糖醇生产的第一道工序，是关系到木糖醇质量和后序工序加工难易的关键。如果把握不住水解液的质量，就会给后序工序带来麻烦，最终影响产品质量。水解工序首要注意的问题是原料净化问题，原料玉米芯要经筛选、洗涤，清除杂质，不要人为的把杂质引入水解液中，造成水解液质量的先天不足。水解工序参数三要素就是催化剂、水解温度和时间。其中，催化剂只是一个量的问题，卡住催化剂的用量就行了；水解温度是值得关注的问题，温度低只能是水解不完全，而要是高了就会造成严重后果，温度过高会使水解液中的木糖继续脱水生成糠醛或深度水解生成低级的碳水化合物，如
22、醋酸、丙酮等，也会使大量蛋白质水解，生成有机色素和胶体，这会对后续的净化工序带来困难。为了确保水解温度适当，可引进温度自动控制系统。同样水解时间也不能过长或过短，会造成与水争温度一样的后果。多长时间合适，没有一个基本时间，但要恰如其分，要根据不同原料，不同气候，根据长期积累的实践经验来掌握。3.2中和工序是中和脱酸工艺的关键工序，在这个工序将除去绝大部分无机酸-硫酸。中和效果的优劣要用PH值控制，水解液PH值一般在11.5，当中和到PH4时，无机酸绝大部分中和掉，且有机酸也开始中和。当PH5时，约有70%的醋酸、甲酸、乙酰丙酸等有机酸被中和掉，要想使全部有机酸中和掉，PH要到10。但当PH45
23、时，就会破坏糖，生成色素，中和时局部过碱也会造成还原糖分解，中和PH值通常为3.5，温度7080。中和时是把硫酸中和成石膏沉淀，生成两种石膏，一种是二水石膏（CaSO4.2H2O)，另一种是半水石膏（2CaSO4.H2O)，这二种石膏在不同温度下溶解度不一样，在80以下时，二水石膏生成量大而溶解度比半水石膏小，但温度过高生成的二水石膏量小，且溶解度增大，在中和时希望生成二水石膏越多越好。但沉淀和溶解是可逆的，为了使石膏生成的多，且结晶颗粒大，往往要沉降养晶，但时间不能过长，以免沉淀再次溶解。3.3脱色工序脱色工序是木糖醇生产的主要工序，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，天然
24、色素如花色素是以配糖体存在的，在酸性介质中可以水解成一个糖和一个非糖体，在碱性中呈绿色，蛋白质和氨基酸水解时也产生含氮的有色物质，糖类在碱性中也分解生成色素。糖在加热时也可产生焦糖色。这些因素都会使水解液的色泽加深，影响木糖醇产品的质量，必须进行脱色处理。脱色原理很复杂，由于产品不同，脱色原理也各异。木糖醇水解液的脱色基本属于吸附脱色。吸附剂是多孔比表面务很大的物质同，如白土、磺化煤、焦木素和活性炭，其中活性炭应用比较广泛。木糖醇水解液也曾试用过上述脱色剂，但相比之下，还是活性炭较为理想。在活性炭选用上和其它溶液大不相同，按常规活性炭的脱色能力通常是单位体积的活性炭能脱多少体积的甲基兰溶液，而
25、用于木糖醇水解液脱色的活性炭不能用这个传统方法测试，必需在生产中用活性炭直接脱水解液的能力来比较，来测定活性炭质量的优劣。脱色原理既然是吸附，那就有吸附和解吸同时存在，为了让脱色向正方向进行，脱色速度要快，温度不要过高。3.4离子交换工序水解液（也可称为木糖浆）纯度比较低，含有各式各样的色素、灰份（石膏等）、各种酸（硫酸、醋酸等）、含氮物（蛋白质、氨基酸等）和胶体等，这些杂质复杂的木糖浆不经净化是很难进行氢化生产出合格的木糖醇产品的。所以必须将木糖浆进行净化，不然会使加氢催化剂中毒、失效。要使其纯度达到95%以上，通过两次交换后，木糖浆的色泽接进无色，不带酸性，以保证氢化反应的顺利进行，提高产
26、品质量和收率。两种生产工艺都有离子交换工序，离子交换工序在木糖醇生产中是相当重要的工序，是影响木糖醇质量关键工序。在离子交换树脂的选用上和交换工艺的改进上都有新的突破。同时，每次交换的目的也不一样，现以三次交换为例，看看交换工序的作用和发展。第一次交换主要是为了除去水解液中的无机酸和有机酸，硫酸根是阴离子，所以，第一次是采用阴离子交换树脂，阴离子交换树脂的种类很多，不是每种树脂都适合木糖醇生产的要求。原保定厂的技术人员在这方面做了大量工作，投入了大量人力和财力，经过多年的潜心研究，对国内外各种树脂进行了详细的筛选，取得了可喜的成果，筛选出大孔D型阴离子树脂适合于木糖醇生产的要求，如大孔阴树脂D
27、296、D290等型号，为木糖醇工业的发展做出了应有的贡献。第一次交换采用大孔阴树脂不但可除去阴离子，而且可吸附很多胶体杂质和色素。第二次交换的目的是为了除去灰分和阳离子，所以采用阳离子交换树脂，阳离子交换树脂的种类也很多，但常用的还是强酸型，732用的比较普遍。732强酸型阳离子交换树脂是苯乙烯磺酸型树脂，其功能轩为磺酸基，具有强度高，交换容量大，使用寿命长优点。阳离子交换树脂在交换中除去阳离子杂质外，还能以吸附的形式除去胶体和非糖体，如糖醛酸、聚糖醛酸，还有含氮化合物等。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，就采用第三次离子
28、交换，一般第三次交换采用阳树脂。这就是阴-阳-阳离子交换工艺。上面叙述了木糖醇主要的生产工序，但并不意味着其他工序不重要，只是这些工序操作难度大，对木糖醇生产起着关键作用。在这里叙述了鲜为人知的工艺技术，也披露了尚未公布于世的工艺材料，将会对木糖醇的生产起到一定的作用。4、木糖醇在生活中的用途木糖醇是一种具有营养价值的甜味物质，也是人体糖类代谢的正常中间体。一个健康的人，即使不吃任何含有木糖醇的食物，血液中也含有0.030.06毫克/100毫克的木糖醇。在自然界中，木糖醇广泛存在于各种水果、蔬菜中，但含量很低。商品木糖醇是用玉米芯、甘蔗渣等农业作物，经过深加工而制得的，是一种天然健康的甜味剂。
29、木糖醇为白色晶体，外表和味觉都与蔗糖相似，是多元醇中最甜的甜味剂，味凉，甜度相当于蔗糖，热量相当于葡萄糖。是未来的甜味剂，是蔗糖和葡萄糖替代品。从食品级来说，木糖醇有广义和狭义之分，广义为碳水化合物，狭义为多元醇。因为木糖醇仅仅能被缓慢吸收或部分被利用，热量低是它的一大特点（每克2.4卡路里，比其他的碳水化合物少40%）。木糖醇从60年代开始应用于食品中。在一些国家它是很受糖尿病人欢迎的一种甜味剂。在美国，为了某些特殊目的，可以作为食品添加剂，不受用量限制的加入食品中。木糖醇是防龋齿的最好甜味剂（这也是木糖醇最早被我们所认识的一个特点），已在25年时间内，不同情况下得到认证。木糖醇可以减少龋齿
30、这一特性，在高险率人群（龋齿发生率高、营养低下、口腔卫生水平低）和低危险率人群（利用当前所有的牙齿保护措施保护牙齿，牙洞产生率低）中均为适用。以木糖醇为主要甜味剂的口香糖和糖果已经得到六个国家牙齿保健协会的正式认可。5、木糖醇的副作用及危害木糖醇过量不会发胖，且从理化性质来讲，木糖醇是偏凉的，如同海鲜、绿豆之类的食物，它不易被胃酶分解，直接进入肠道，吃多了对胃肠有一定刺激，可能引起腹部不适、胀气、肠鸣。由于木糖醇在肠道内吸收率不到20%，易在肠壁积累，易造成渗透性腹泻。以中国人的体质，一天摄入量上限为50g。光嚼嚼口香糖没什么问题，但如果食用其他木糖醇食品中，需要注意用量。过量食用木糖醇会使血
31、脂升高。由于木糖醇和葡萄糖一样都是由C、H、O元素组成的碳水化合物，木糖醇在代谢初始，可能不需要胰岛素参加，但在代谢后期，就需要胰岛素的促进。因此，木糖醇不能替代葡萄糖纠正代谢紊乱，也不能降低血糖、尿糖、改善临床症状。临床实践表明，木糖醇并不能治疗糖尿病，而且食用过多，血中甘油三酯升高，引起冠状动脉粥样硬化，因此，糖尿病人不宜食用过多。6、木糖醇的功能6.1甜味剂木糖醇厚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，无须胰岛素促进，木糖醇也能透过细胞膜，被组织吸收利用，促进肝糖元合成，供细胞以营养和能量，且不会引起血糖升高，消除糖尿
32、病人服用后的三多症状（多食、多饮、多尿），是最适合糖尿病人食用的营养性食糖代替品。6.2改善肝功能木糖醇能促进肝糖元合成，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。6.3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，首先是它不能被口腔中产生龋齿的细菌发酵利用，抑制链球菌生成及酸的产生；其次在咀嚼木糖醇时，能促进唾液分泌，有利于冲洗口腔、牙齿中的细菌，有利用增大唾液和龋齿斑点处碱性氨基酸及氨浓度，同时减缓口腔内PH值下降，伤害牙齿的酸性物质被中和稀释，抵制了细菌在牙齿表面的吸附，从而减少了牙齿
33、的酸蚀，防止龋齿和减少牙斑的产生，巩固牙齿。6.4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，傲肝脏受到保护和修复；减少人体内有害酮体的产生，不会因食用而为发胖发愁。每克木糖醇仅含有2.4卡路里热量，比其他大多数碳水化合物热量少40%，因而广泛用于各种减肥食品中。九、木糖醇行业标杆企业1山东福田科技集团（董事长王星云，总工孙鲁）2浙江华康药业有限公司3河北栾城圣雪葡萄糖有限公司4丹尼斯克甜味剂（安阳）有限公司5北京健力药业有限公司6河南濮阳市南乐县神龙化工有限公司（法人/负责人：贾德普）7河南省新乡市辉县市宏泰化工有限公司8山东禹城恒润生物科技有限公司9山东济南新
34、世纪生物化工有限公司10山东临邑县海奥生物科技有限公司附件：木糖醇的生产与发展趋势木糖醇的生产与发展趋势（王关斌、赵光辉-山东禹城福田药业有限公司）木糖醇是一种由农业废弃物玉米芯、甘蔗渣等物质中提取的纯天然新型功能甜味剂和高级疗用食品。其甜度与蔗糖相当，外观呈白色结晶体，入口有清凉感。木糖醇除具有蔗糖、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而是直接通过细胞壁被人体吸收，具有降低血脂，抗酮体等功能，是糖尿病、肝炎等病症患者良好的食糖替代品。此外，木糖醇不被口腔中的细菌所利用，具有优良的防龋齿功能。因此广泛用于医药、食品、精细化工等诸多领域。1生产方法木糖醇生产在我国北方是以玉米
35、芯为原料，传统的生产线路为：玉米芯-水解-中和-脱色-离子交换-蒸发-二次脱色-离子交换-加氢-蒸发-结晶-离心-干燥-成品。传统工艺缺点是投资高，消耗大，且很难生产出高纯度成品。我公司科研人员经过十余年不懈努力，借鉴其他行业先进经验，对传统工艺进行了较大改进。经验证，新生产工艺不仅大大降低了原料消耗，也大大提高了木糖醇质量，使产品质量全部达到美国FCC4版和美国药典USP23版的标准。改进之一：玉米芯水解前进行三步预处理。木糖醇生产中的水解工序是用酸将玉米芯中的多聚戊糖分解成木糖，反应式为：（C5H8O4）n+nH2O nC5H10O5 但在酸性高温条件下，玉米芯水解产物中不仅有木糖，还有阿
36、拉伯糖、葡萄糖等及一些低聚糖、醛等杂质。传统工艺在加酸水解前只进行一步的稀酸除杂，由于我国北方气候干燥，风沙大，玉米芯中夹杂的杂质较多，只进行一步稀酸除杂，不能有效将杂质清除。不仅增加了水解中硫酸的耗用量，而且水解液中的灰分很高，增加了后续工序的困难。新的水解工艺是在正式水解前进行三步预处理：即水洗、酸煮、水煮，再加酸水解，从而将玉米芯中的灰分彻底清洗，使最终产品得到保证。改进之二：省去中和工序，水解液直接脱色。水解工序的出料是水解液，水解液中酸浓0.9%1.3%，酸性较强。因此，传统工艺是在脱色之前用石灰对水解液中和，这样，一方面可使物料基本呈中性，另一方面也可除去大量的硫酸根，减轻后续工序
37、压力。但事实上，木糖是一种酸性条件下稳定，碱性条件下极不稳定的还原糖，局部PH值过高必然会使一些木糖分子异构而影响产品质量，同时中和过程中带进了一些Ca2+，增加了阳离子交换柱负担。为此，将中和工序省去，水解液直接脱色。改进之三：采用脱色树脂与活性炭并用的脱色工艺代替单一活性炭脱色。水解液中含有大量色素，这些色素若不除去，将会对氢化过程的催化剂产生严重的污染并使其中毒。所以脱色过程是木糖醇生产中重要的净化过程，传统的木糖醇生产中脱色工艺采用脱色剂固相吸附分离色素的方法。脱色剂一般选用活性炭，活性炭具有发达的空隙结构，较大的比表面积和吸附力，但由于吸附色素后的活性炭回收再利用率很低，完全采用活性
38、炭脱色生产成本高，而且劳动强度大，环境污染严重；新工艺采用了大孔吸附树脂进行脱色，用稀酸、稀碱再生，树脂可反复使用，不仅大大降低了生产成本，而且提高了中间产品质量指标，也改善了工作环境，降低了工人劳动强度。改进之四：离子交换工艺与离子交换设备离子交换是木糖醇生产中至关重要的一步，直接影响到成品质量和收率，也决定着生产成本。我们采用了无顶压离子交换器，代替敞口式离子交换器，使操作更加方便，并且大大缩短了操作周期，提高了设备能力，同时采用无顶压逆流再生及连续交换工艺，使树脂再生及交换利用更加完全，大大降低了酸碱的消耗。改进之五：多效蒸发器的应用。采用多效降膜蒸发器替代老式中央循环管蒸发器，提高了产
39、品质量、产量，降低了汽耗。改进之六：间歇加氢工艺替代连续加氢工艺。加氢工序采用了间歇式高压釜替代连续加氢工艺，使生产能力及木糖转化率在为提高，而且加氢浓度高，减少了后道工序的蒸汽用量，降低了生产成本。改进之七：真空结晶工艺应用传统结晶工艺存在收率低、品质差、成品晶形不规则，流动性差，晶粒无光泽等缺点，我司采用了最新超滤技术及物料补偿性连续真空结晶工艺，使产品无论从外形还是内在品质都有了质的提高，高效液相色谱分析纯度提高了4%，达到医药级标准，且木糖醇的收率提高了5%，增加了产能6000多吨。木糖醇产业在我国做为一个新兴产业，虽然只有几十年的发展历程，但其取得的成绩令世人瞩目，从无到有，从粗制原
40、料到医药。我们相信，科技的进步，一定会有越越多的先进技术，先进设备应用于木糖醇生产中。2行业发展趋势上世纪70年代初期，我国开发木糖醇项目主要由于缺乏甘油，用其作为甘油的替代品，并且在当时开展了木糖醇在医学领域方面的研究，由于其具有保肝、护肺、降低酮体和增强糖尿病患者体力的功效，因而作为糖尿病人的辅助代糖品。在上世纪80年代，由于国外的健齿方面的研究早于我国，国外的木糖醇主要用于生产无糖口香糖。上世纪90年代后，国际市场上木糖醇需求逐渐增加，随着人们对健康的追求，人们呼唤着“无糖时代”的早日到来。木糖醇作为一种重要的食糖替代品，以其独特的优势逐渐走进了人们的生活，其市场增长率令人可喜。2003
41、年我国木糖醇产量1.2万吨，出口约1万吨，是世界第一生产和出口大国，占世界贸易总额的80%以上。展望未来，我国的木糖醇行业可持续发展方向如下：2.1积极开发新品种，高档次产品国外生产木糖醇的公司，如国际上最大的木糖醇生产商丹尼斯克-卡尔特公司，该公司木糖醇产品质量和应用均高于我国同类企业，不但生产木糖醇，还生产果糖、乳糖醇等其他糖醇，产品品种非常多，不像我国企业产品单一，经营分散。因此，在提高质量和服务的前提下，应着眼于开发新品种。实现从单一做食品、医药原料到开发终端产品；从低附加值产品到高附加值产品；从单一产品到多元产品的跨越。2.2参与国际竞争，与国际惯例接轨只有不断进步，才能立于不败。要
42、积极实施并通过ISO9001国际质量体系认证，GMP认证，HACCP认证，KOSHER等一系列认证，是企业参与国际市场的准入证。2.3加强技术进步，提升产品质量，降低生产成本。2.4发挥行业协会作用，走联合发展道路3结语随着科技发展和应用领域研究深入，木糖醇应用不断扩大，市场需求与日俱增。我国作为一个农业大国，具有得天独厚的资源优势，2003年我国玉米产量1.15亿吨，玉米芯产量在2600多万吨左右。如果按10吨玉米芯生产1吨晶体木糖醇计算，年可产木糖醇260多万吨，因此，积极开发木糖醇产业，对推动我国经济建设和提高人民生活水平有着不可估量作用。山东福田科技集团20年演绎功能糖传奇 山东福田科
43、技集团有限公司总部位于青岛，是以生物和新医药技术、新能源和节能技术为依托，以农业循环经济为主的集科工贸于一体的高科技产业集团,下设山东福田药业有限公司、山东福田糖醇有限公司、山东蜜福堂食品有限公司，在青岛、禹城、定陶、 河北等地设有若干研发和生产基地。山东福田科技集团有限公司成立于1991年。历经20年的奋斗，现已发展成为全球功能糖产业巨头企业、中国功能糖领军企业、国家重点高新技术企业、中国功能糖支柱企业、国家生物技术产业骨干企业、中国最大的功能糖醇生产基地，在全球食品添加剂和配料领域具有极高的认知度。山东福田科技集团有限公司利用现代生物高科技技术打造出两条独具特色的“循环经济产业链”：以玉米
44、芯为原料生产木糖、木糖醇、L-阿拉伯糖；以玉米为原料生产麦芽糖醇、赤藓糖醇、山梨醇、葡萄糖、结晶果糖。集团生产的产品畅销全球三十多个国家和地区，现已与雀巢、吉百利、玛氏、住友、银鹭、伊利、蒙牛等数十家国内外知名企业集团建立起紧密的战略合作关系。山东福田科技集团有限公司始终恪守“珍惜地球资源，关爱人类健康”的企业使命，致力于功能糖产业的研发和创新，与中科院、农科院、北京大学、清华大学等建立了密切的产学研合作关系。拥有尤新生物技术中心、山东省木糖醇研究所（全国唯一）、全国木糖（醇）分析检测中心、国家糖工程技术研究中心、再生资源利用技术实验室、省级多元醇实验室等科研平台。相继获得“全国淀粉糖行业二十
45、强企业”、“中国轻工业五百强企业”“全国食品行业优秀企业”、“全国食品安全示范单位”、“全国发酵行业循环经济试点企业”、“中国驰名商标”、“山东名牌”、“山东出口名牌”、“山东省免检产品”等荣誉称号。发展历程1993年成立木糖醇厂，并办理工商注册登记，取得企业法人资格1999年禹城市木糖醇厂登记注册变更为禹城福田药业有限公司2005年禹城福田药业改制成为民营企业，由19名自然人持股，注册资本2200万元。2006年公司改名山东福田药业有限公司，注册资本增加到5780万元。2006年底以来相继在山东菏泽、河北永清设立分厂。2007年6月山东福田药业有限公司自然人股东股权全部转让给山东福田投资有限
46、公司。2007年在禹城建立规模700亩的山东福田生物科技产业园。2007年12月吸收英国3i公司投资，变更为中外合资企业。1产品造福人类健康 走进福田科技集团，俨然进入一个功能糖产品王国。集团负责人表示，福田科技集团的经营理念，是以市场需求和消费者满意为目标，以产学研联合攻关为手段，研发有益于人类健康的功能糖（醇）及相关产品。如今已在全球功能糖行业举足轻重的福田科技集团，拥有包括木糖、木糖醇、L阿拉伯糖、麦芽糖醇、麦芽糖、赤藓糖醇、葡萄糖、结晶果糖、甘露醇在内的十几种系列产品。近年来，福田集团不断加大投入，利用现代生物技术，通过研发、创新、产业转型和新能源开发等多种手段，成功打造出了两条涵盖原料、中间产品和终端消费品的循环经济产业链，即以玉米芯为原料生产的木糖、木糖醇、阿拉伯糖产品链和以玉米为原料生产的淀粉、葡萄糖、麦芽糖醇、山梨醇、甘露醇、赤藓糖醇、结晶果糖产品链。特别是福田科技集团的终端产品品牌蜜福堂，不仅为人类健康带来了福音，还