木糖醇的生產(chǎn)工藝是比較長的,但必須把住幾個關(guān)鍵工序才能保證木糖醇產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的順利進行,這就是協(xié)綱提領(lǐng),幾個關(guān)鍵工序做好了就把住了木糖醇的生產(chǎn)要點。木糖醇有以下幾道值得注意的工序,分述如下。
水解工序是木糖醇生產(chǎn)的第一道工序,是關(guān)系到木糖醇的質(zhì)量和后序工序加工的難易的關(guān)鍵。如果把握不住水解液的質(zhì)量,就會給后序工序帶來很多麻煩,最終會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。水解工序首要注意的問題是原料凈化問題,原料玉米芯要經(jīng)篩選,洗滌,清除雜質(zhì),不要人為的把雜質(zhì)引入水解液中,造成水解液質(zhì)量的先天不足。水解工序參數(shù)三要素就是催化劑、水解溫度和時間。其中,催化劑只是一個量的問題,卡住催化劑的用量就行了;水解溫度是值得關(guān)注的問題,溫度低只能是水解不完全,而要是高了就會造成嚴重后果,溫度過高會使水解液中的木糖繼續(xù)脫水生成糠醛或深度水解生成低級的碳水化合物,如醋酸,丙酮等,也會使大量蛋白質(zhì)水解,生成有機色素和膠體,這會對后續(xù)的凈化工序帶來很大困難。為了確保水解溫度適當可引進溫度自動控制系統(tǒng),已經(jīng)是很容易解決的問題了。同樣水解時間也不能不足或過長,會造成同水爭溫度一樣的后果,多長時間好呢,雖然有一個基本時間,但要恰如其分,這就要操作者根據(jù)不同原料,不同氣候,根據(jù)長期積累的實際經(jīng)驗來掌握。
中和工序是中和脫酸工藝的關(guān)鍵工序,在這個工序?qū)⒊ソ^大部份無機酸-硫酸。中和效果的優(yōu)劣要用pH值控制,水解液的pH值一般在1~1.5,當中和到pH4時,無機酸絕大部份中和掉,且有機酸也開始中和,當pH值5時,約有70%的醋酸、甲酸、乙酰丙酸等有機酸被中和掉,要想使全部有機酸被中和掉到pH10。但是當pH值4~5時就會破壞糖,生成色素,中和時局部過堿也會造成還原糖分解,中和pH值通常為3.5,溫度70~80℃。
中和時是把硫酸中和成石膏沉淀,生成兩種石膏,一種是二水石膏(CaSO4·2H2O),另一種是半水石膏(2CaSO4·H2O),這兩種石膏在不同溫度下溶解度不一樣,在80℃以下時二水石膏生成量大而溶解度比半水石膏小,但溫度過高生成的二水石膏量小,且溶解度增大,在中和時希望生成二水石膏越多越好。但沉淀和溶解是可逆的,為了使石膏生成的多,且結(jié)晶顆粒大,往往要沉降養(yǎng)晶,但時間不能過長,以免沉淀再次溶解。
脫色工序是木糖醇生產(chǎn)的主要工序,水解液中的色素有原料中的天然色素和在生產(chǎn)中生成的色素 ,天然色素如花色素是以配糖體存在的,在酸性介質(zhì)中可以水解成一個糖和一個非糖體,在堿性中呈綠色,蛋白質(zhì)和氨基酸水解時也產(chǎn)生含氮的有色物質(zhì),糖類在堿性中也分解生成色素,糖加熱時也可產(chǎn)生焦糖色。這些因素都會使水解液的色澤加深,影響木糖醇產(chǎn)品的質(zhì)量,必須進行脫色處理。
脫色的原理很復(fù)雜,由于產(chǎn)品不同,脫色的原理也各不相同。木糖醇水解液的脫色基本屬于吸附脫色。吸附劑是多孔,比表面積很大的物質(zhì),吸附劑的種類較多。如白土、磺化煤、焦木素和活性炭,其中活性炭的比較廣泛。木糖醇水解液也曾試用過上述脫色劑,但相比之下還是活性炭比較理想。在活性炭的選用上和其它溶液大不相同,按常規(guī)活性炭的脫色能力通常是單位體積的活性碳能脫多少體積的甲基蘭溶液 ,而用于木糖醇水解液脫色的活性炭不能用這個傳統(tǒng)方法測試,必需在生產(chǎn)中用活性炭直接脫水解液的能力來比較,來測定活性碳質(zhì)量的優(yōu)劣。
脫色的原理既然是吸附,那就有吸附和解吸同時存在,為了讓脫色向正方向進行,脫色速度要快,溫度不要過高。
水解液(也可稱為木糖漿)純度比較低,含有各式各樣的色素,灰份(石膏等),各種酸(硫酸、醋酸等),含氮物(蛋白質(zhì)、氨基酸等),膠體等。這樣雜質(zhì)復(fù)雜的木糖漿不經(jīng)凈化是很難進行氫化生產(chǎn)出合格的木糖醇產(chǎn)品的。所以必須將木糖漿進行凈化,不然會使加氫催化劑中毒、失效。要使其純度達到95%以上,通過兩次交換以后,木糖漿的色澤接進無色,不帶酸性,以保證氫化反應(yīng)的順利進行,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和收率。
兩種生產(chǎn)工藝都有離子交換工序,離子交換工序在木糖醇生產(chǎn)中是相當重要的工序,是影響木糖醇質(zhì)量關(guān)鍵工序。在離子交換樹脂的選用上和交換工藝的改進上都有新的突破。同時每次交換的目的也不一樣,現(xiàn)以三次交換為例,看看交換工序的作用和發(fā)展。
第一次交換主要是為了除去水解液中的無機酸和有機酸,硫酸根是陰離子,所以,第一次是采用陰離子交換樹脂,陰離子交換樹脂的種類很多,不是每種樹脂都適合木糖醇生產(chǎn)的要求。原保定廠的技術(shù)人員在這方面做了大量工作,投入了大量人力和財力,經(jīng)過多年的潛心研究,對國內(nèi)外各種樹脂進行了詳細的篩選,取得了可喜的成果,篩選出大孔D型陰離子樹脂適合于木糖醇生產(chǎn)的要求,如大孔陰樹脂D296、D290等型號,為木糖醇工業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。第一次交換采用大孔陰樹脂不但可以除去陰離子,而且可吸附除掉很多膠體雜質(zhì)和色素
第二次交換的目的是為了除去灰份和陽離子,所以采用陽離子交換樹脂,陽離子交換樹脂的種類也很多,但常用的還是強酸型732用的比較普遍,732強酸型陽離子交換樹脂是苯乙烯磺酸型樹脂,其功能團為磺酸基,這種樹脂強度高,交換容量大,使用壽命長。陽離子交換樹脂在交換中除去陽離子雜質(zhì)外,還能以吸附的形式除去膠體和非糖體,如糖醛酸、聚糖醛酸,還有含氮化合物等。
第三次交換是為了氫化液的凈化,凈化后的木糖漿經(jīng)過加氫會增加酸度和金屬離子,要進一步凈化,以除去這些雜質(zhì),就采用第三次離子交換,一般第三次交換采用陽樹脂。這就是陰-陽-陽離子交換工藝。
上面敘述了木糖醇主要的生產(chǎn)工序,但并不意味著其他工序不重要,只是這些工序操作難度大,對木糖醇生產(chǎn)起著關(guān)鍵作用。在這里敘述了鮮為人知的工藝和技術(shù),也披露了尚未公布于世的工藝和材料,將會對木糖醇的生產(chǎn)起到一定的作用。木糖醇在生活中的用途
木糖醇是一種具有營養(yǎng)價值的甜味物質(zhì),也是人體糖類代謝的正常中間體。一個健康的人,即使不吃任何含有木糖醇的食物,血液中也含有0.03---0.06毫克/100毫克的木糖醇。在自然界中,木糖醇廣泛存在于各種水果、蔬菜中,但含量很低。商品木糖醇是用玉米芯、甘蔗渣等農(nóng)業(yè)作物中,經(jīng)過深加工而制得的,是一種天然健康的甜味劑。
木糖醇白色晶體,外表和蔗糖相似,是多元醇中最甜的甜味劑,味涼、甜度相當于蔗糖,熱量相當于葡萄糖。是未來的甜味劑,是蔗糖和葡萄糖替代品。
木糖醇是白色晶體,外表和味覺都與蔗糖很像。從食品級來說,木糖醇有廣義和狹義之分。廣義為碳水化合物,狹義為多元醇。因為木糖醇僅僅能被緩慢吸收或部分被利用。熱量低是它的一大特點:每克2.4卡路里,比其他的碳水化合物少40%。木糖醇從60年代開始應(yīng)用與食品中。在一些國家它是很受糖尿病人歡迎的一種甜味劑。在美國,為了某些特殊目的可以作為食品添加劑,不受用量限制的加入食品中。
木糖醇是防齲齒的最好甜味劑(這也是木糖醇最早被我們所認識的一個特點),已在25年的時間內(nèi),不同情況下得到認證。木糖醇可以減少齲齒這一特性,在高危險率人群(齲齒發(fā)生率高、營養(yǎng)低下、口腔衛(wèi)生水平低)和低危險率人群(利用當前所有的牙齒保護措施保護牙齒,牙洞產(chǎn)生率低)中均為適用。
以木糖醇為主要甜味劑的口香糖和糖果已經(jīng)得到六個國家牙齒保健協(xié)會的正式認可。