木糖醇是從哪里提煉出的？

【專家解說】：　　名稱 木糖醇 　　英文名 Xylitol? 　　又名 戊五醇 　　它的分子式為C5H12O5,是一種五碳糖醇，是木糖代謝的正常中間產(chǎn)物，外形為結(jié)晶性白色粉末，廣泛存在于果品、蔬菜、谷類、蘑菇之類食物和木材、稻草、玉米芯等植物中。它可用作甜味劑、營(yíng)養(yǎng)劑和藥劑在化工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)中廣泛應(yīng)用。 　　木糖醇作為一種功能性甜味劑，能參與人體代謝，進(jìn)入血液后，不需胰島素就能透入細(xì)胞而且代謝速度快，不會(huì)引起血糖升高，是最適合于糖尿病患者食用的營(yíng)養(yǎng)型食糖替代品。~~~~ 　　但是木糖醇和葡萄糖一樣都是由碳、氫、氧元素組成的碳水化合物，木糖醇在代謝初始，可能不需要胰島素參加，但在代謝后期，就需要胰島素的促進(jìn)。因此，木糖醇不能替代葡萄糖糾正代謝紊亂，也不能降低血糖、尿糖、改善臨床癥狀。臨床實(shí)踐表明木糖醇并不能治療糖尿病，而且木糖醇吃得過多，血中甘油三酯升高，引起冠狀動(dòng)脈粥樣硬化，因此，糖尿病人不宜多食木糖醇。 　　木糖醇和普通的砂糖相比，具有熱量低的優(yōu)勢(shì)，在一定程度上也有助于牙齒的清潔度，但是過度的食用也有可能帶來腹瀉等副作用，這一點(diǎn)也不可忽視。 　　我國木糖醇雖然是從前蘇聯(lián)學(xué)習(xí)開發(fā)的，就木糖醇本身而言，也是一個(gè)新興的工業(yè)，生產(chǎn)歷史并不長(zhǎng)，生產(chǎn)技術(shù)也剛剛有一個(gè)雛形，并不是很成熟，有待發(fā)展和完善。我國木糖醇工業(yè)也是這樣，從小試、中試，到試生產(chǎn)，一步一步地發(fā)展起來的，必須經(jīng)歷一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)過程。就目前來說，我國木糖醇生產(chǎn)有兩條基本工藝，這兩條工藝就是：中和脫酸工藝和離了交換脫酸工藝，而各廠家在生產(chǎn)細(xì)節(jié)上都有自己的獨(dú)到之處，形成自己的工藝風(fēng)格。 　　中和脫酸工藝 　　中和脫酸工藝就是在凈化水解液時(shí)采用中和法。上世紀(jì)六十年代，我國木糖醇在保定開始試生產(chǎn)時(shí)，就是采用這個(gè)方法，如保定廠的一號(hào)生產(chǎn)線。此法的工藝路線如下： 　　原料 → 水解→ 中和 → 濃縮→ 脫色→ 離子交換→ 濃縮→ 加氫 → 濃縮→ 結(jié)晶→ 分離→ 包裝 　　這是典型的木糖醇生產(chǎn)工藝，在水解液凈化過程中，采取了一次中和一次離子交換工藝，在這個(gè)工藝的基礎(chǔ)上，又加了一次氫化液離子交換，就變成了一次中和脫酸二次交換工藝，都屬于中和脫酸工藝。我們知道，在木糖醇生產(chǎn)過程中，玉米芯首先要水解生產(chǎn)水解液，水解時(shí)要加催化劑—硫酸，而水解后，硫酸就存在于水解液中，但在生產(chǎn)過程中，這部分硫酸 必須除去，固名思意中和脫酸工藝就是用中和的方法將酸除去，中和劑通常用碳酸鈣。硫酸被碳酸鈣中和成石膏—硫酸鈣，硫酸鈣在水中的溶解度很小，絕大部分石膏都成為沉淀經(jīng)過濾除去。 　　中和脫酸工藝的優(yōu)缺點(diǎn)：中和脫酸工藝比較簡(jiǎn)單，酸堿消耗低，可降低成本，設(shè)備也比較簡(jiǎn)單，易操作，投資少。但由于它是初始工藝，必然有不足之處，它的缺點(diǎn)主要來至工藝本身，眾所周知，石膏雖然在水中的溶解度小，也不是絕對(duì)不溶解，在進(jìn)入下個(gè)濃縮工序時(shí)，隨著水解液變濃，石膏在水解液中濃度也變大，呈過飽和狀態(tài)，此時(shí)就有一部分石膏又沉淀出來，沉積在蒸發(fā)器的管壁上，形成隔熱層，降低蒸發(fā)效力，浪費(fèi)蒸汽，降低設(shè)備利用率。 由于，這層結(jié)垢很難除去，特別是很難用化學(xué)方法除去，不得不用機(jī)械法清除結(jié)垢，不但麻煩，而且勞動(dòng)強(qiáng)度很大，對(duì)設(shè)備也有不同程度的損傷，降低設(shè)備的使用壽命。 　　離子交換脫酸工藝 　　為了解決中和脫酸帶來的困惑，科技工作者和生產(chǎn)廠家的科技人員通過不懈的努力，研究開發(fā)了離子交換脫酸新工藝，如保定廠的二號(hào)生產(chǎn)線。離子交換脫酸工藝就是采用離子交換樹脂利用離子交換的方法將硫酸根除去。此工藝也有兩次交換和三次交換之分，但不管是兩次交換還是三次交換都有屬于離子交換的范疇。此法的工藝的路線如下： 　　原料→ 水解→ 脫色→ 離子交換→ 濃縮→ 離子交換→ 加氫 → 離子交換→ 濃縮→ 結(jié)晶 → 分離→ 包裝 　　每次交換的意義不同，所以采用的離子交換樹脂也不同，第一次交換主要是為了除去水解液中的硫酸根，所以采用陰離子交換，第二次交換采用陽離子交換樹脂，第三次交換用陽、陰兩種樹脂，也有單用陽樹脂的。離子交換脫酸工藝，工藝比較復(fù)雜，樹脂用量較多，設(shè)備較多，投資大。增加了酸堿消耗，加大了成本。但離子交換脫酸工藝還有它不可替代的優(yōu)點(diǎn)，它解決了中和脫酸工藝品中設(shè)備結(jié)垢的缺點(diǎn)，提高了設(shè)備的利用率和使用壽命，減少了水解液中的灰份和酸的含量，提高了水解液的質(zhì)量，相應(yīng)的提高了產(chǎn)品質(zhì)量。由于離子交換脫酸工藝有眾多的優(yōu)越性，新建廠都采用了此工藝。 　　不論是中和脫酸工藝還是離子交換脫酸工藝，他們的最后一次交換，都是將氫化液再進(jìn)行一次交換，來提高凈化液的質(zhì)量，繼而提高產(chǎn)品質(zhì)量。中和脫酸工藝和離子交換工藝，都有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足，采取那種工藝都必須揚(yáng)長(zhǎng)避短，最大限度發(fā)展優(yōu)勢(shì)，提高經(jīng)濟(jì)效益。 　　木糖醇生產(chǎn)工藝的要點(diǎn)和進(jìn)步 　　木糖醇的生產(chǎn)工藝是比較長(zhǎng)的，但必須把住幾個(gè)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(jìn)行，這就是協(xié)綱提領(lǐng)，幾個(gè)關(guān)鍵工序做好了就把住了木糖醇的生產(chǎn)要點(diǎn)。木糖醇有以下幾道值得注意的工序，分述如下。 　　水解工序 　　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(huì)給后序工序帶來很多麻煩，最終會(huì)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(shí)間。其中，催化劑只是一個(gè)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(huì)造成嚴(yán)重后果，溫度過高會(huì)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(jí)的碳水化合物，如醋酸，丙酮等，也會(huì)使大量蛋白質(zhì)水解，生成有機(jī)色素和膠體，這會(huì)對(duì)后續(xù)的凈化工序帶來很大困難。為了確保水解溫度適當(dāng)可引進(jìn)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，已經(jīng)是很容易解決的問題了。同樣水解時(shí)間也不能不足或過長(zhǎng)，會(huì)造成同水爭(zhēng)溫度一樣的后果，多長(zhǎng)時(shí)間好呢，雖然有一個(gè)基本時(shí)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(zhǎng)期積累的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來掌握。 　　中和工序 　　中和工序是中和脫酸工藝的關(guān)鍵工序，在這個(gè)工序?qū)⒊ソ^大部份無機(jī)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(dāng)中和到pH4時(shí)，無機(jī)酸絕大部份中和掉，且有機(jī)酸也開始中和，當(dāng)pH值5時(shí)，約有70%的醋酸、甲酸、乙酰丙酸等有機(jī)酸被中和掉，要想使全部有機(jī)酸被中和掉到pH10。但是當(dāng)pH值4～5時(shí)就會(huì)破壞糖，生成色素，中和時(shí)局部過堿也會(huì)造成還原糖分解，中和pH值通常為3.5，溫度70～80℃。 　　中和時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間不能過長(zhǎng)，以免沉淀再次溶解。 　　脫色工序 　　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(gè)糖和一個(gè)非糖體，在堿性中呈綠色，蛋白質(zhì)和氨基酸水解時(shí)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(shí)也可產(chǎn)生焦糖色。這些因素都會(huì)使水解液的色澤加深，影響木糖醇產(chǎn)品的質(zhì)量，必須進(jìn)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(gè)傳統(tǒng)方法測(cè)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(cè)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(shí)存在，為了讓脫色向正方向進(jìn)行，脫色速度要快，溫度不要過高。 　　離子交換工序 　　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(jìn)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(jìn)行凈化，不然會(huì)使加氫催化劑中毒、失效。要使其純度達(dá)到95%以上，通過兩次交換以后，木糖漿的色澤接進(jìn)無色，不帶酸性，以保證氫化反應(yīng)的順利進(jìn)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(dāng)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(jìn)上都有新的突破。同時(shí)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(jī)酸和有機(jī)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(cái)力，經(jīng)過多年的潛心研究，對(duì)國內(nèi)外各種樹脂進(jìn)行了詳細(xì)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(hào)，為木糖醇工業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。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(qiáng)酸型732用的比較普遍，732強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂是苯乙烯磺酸型樹脂，其功能團(tuán)為磺酸基，這種樹脂強(qiáng)度高，交換容量大，使用壽命長(zhǎng)。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(huì)增加酸度和金屬離子，要進(jìn)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(duì)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(huì)對(duì)木糖醇的生產(chǎn)起到一定的作用。