棉籽壳制备木糖的水解过程研究

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1、天津大学硕士学位论文棉籽壳制备木糖的水解过程研究姓名：王国新申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李士雨20090601摘要D．木糖作为一种重要的化工原料，近年来广泛应用于医药与食品等行业，在国内外的需求逐年增长。目前工业上普遍采用化学法生产木糖。即在～定的温度压力下，在稀酸催化下，由富含半纤维素的农产品废料，如玉米芯、甘蔗渣或棉籽壳，发生水解反应得到木糖水解液。水解液通过纯化除去杂质，经过蒸发浓缩，最终结晶得到木糖晶体。当前国内外曾见以玉米芯、甘蔗渣、花生壳、稻壳、椰壳和麦秆为原料生产木糖的研究报道，而以棉籽壳为原料制备木糖的报道并不多见。在新疆大量的棉籽壳资源的背景下，以提高其经济

2、效益为出发点，本论文主要针对棉籽壳水解过程进行实验优化，研究比较不同的催化剂的催化效果，探求最优工艺条件。水解液再经脱酸、脱色、浓缩、结晶，最终得到木糖晶体成品。主要内容包括：首先，采用正交实验和单因素实验结合的方法，对硫酸催化水解棉籽壳的过程进行工艺参数的优化。结果表明木糖收率较为理想的实验条件为固液比1：15，H2S04质量浓度2％，反应时间为2h。在此条件下木糖收率高达22．82％(按棉籽壳原料质量计)。进一步，实验中选取了不同催化剂，考察了其对棉籽壳半纤维素水解过程的影响，采用正交实验和单因素实验结合的方法对盐酸和草酸水解条件进行了优化，通过实验结果比较三种催化剂的可行性。最后，尝

3、试以棉籽壳作为制备木糖的原料，采用中和脱酸法生产工艺，将水解液纯化后，用乙醇作为溶析剂，采用溶析和冷却结晶法结晶制备木糖晶体。通过对制备出的产品进行熔点测定、红外光谱分析，确定了其晶体熔点为144---,146℃，具备木糖的红外光谱特征。证明此晶体为木糖晶体。关键词：D．木糖棉籽壳水解溶析优化ABSTRACTAsanimportantchemicalrawmaterial，D—xyloseiswidelyusedinthemedicineandfoodindustries，anditsrequirementincreasesannuallyalloVertheworld．Atpresent

4、,industrialchemicalhydrolysisarewidelyusedtoproducexylose．Thatis，undercertaintemperatureandpressure，intheinorganicacidcatalyst,hemicellulosehydrolysestoobtainxylosehydrolyzate．Throughpurificationimpuritiesareremovedfromhydrolyzate．Andcrystalxyloseisultimatelygainedbythecrystallizationofsolid—liqui

5、dseparationmethodafterevaporationandconcentration．Currently,themainrawmaterialsforxyloseproductionareCorncob，Sugarcaneresidue，Peanutshell，Ricehusk,CoconutshellandStraw．Cottonseedhullisrarelyusedtoproducexylose．UnderthebackgroundofgreatamountofCottonseedhullinXinJiangandforthepurposeofenhancingecon

6、omicefficiency,inthispaper,usingofcurrentlyavailablelaboratoryconditions，wemainlystudiedthehydrolysisofhemicellulosebydifferentcatalystsfromcottonseedhulls，aswellasthecatalyticeffectofdifferentcatalysts．Ultimatelywetriedtoachievexylosecrystalsthroughasimplifiedseparationprocess．Themaincontentswere

7、asfollows：Firstofall，singlefactorandorthogonaiexperimentswerecombinedtooptimizethesulfuricacidcatalyzedhydrolysisprocessparametersforcottonseedhulls．Theresultsshowedthatthexyloseyield，ashighas22．82％(basedonthequa