生產(chǎn)工藝

中和脫酸

中和脫酸工藝就是在凈化水解液時采用中和法。上世紀(jì)六十年代，我國木糖醇在保定開始試生產(chǎn)時，就是采用這個方法，如保定廠的一號生產(chǎn)線。此法的工藝路線如下：

甜味劑木糖醇

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，顧名思義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：中和脫酸工藝比較簡單，酸堿消耗低，可降低成本，設(shè)備也比較簡單，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，也不是絕對不溶解，在進(jìn)入下個濃縮工序時，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，不得不用機械法清除結(jié)垢，不但麻煩，而且勞動強度很大，對設(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

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，如保定廠的二號生產(chǎn)線。離子交換脫酸工藝就是

木糖醇口香糖

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，它解決了中和脫酸工藝品中設(shè)備結(jié)垢的缺點，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)點和不足，采取那種工藝都必須揚長避短，最大限度發(fā)展優(yōu)勢，提高經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵工序

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(jìn)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

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(yán)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(dāng)可引進(jìn)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

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(dāng)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(dāng)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(dāng)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

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(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(jìn)行，脫色速度要快，溫度不要過高。

離子交換

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(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，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(tuán)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(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