玉米芯的綜合開(kāi)發(fā)與利用

玉米芯綜合開(kāi)發(fā)與利用的研究

2021/5/91

玉米芯綜合開(kāi)發(fā)與利用的研究 摘要：對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物玉米芯及其經(jīng)濟(jì)重要性、產(chǎn)品用途、生產(chǎn)工藝等方面作了探討，并較系統(tǒng)的介紹了玉米芯制取化工產(chǎn)品及其食品的工藝技術(shù)與方法。 關(guān)鍵詞：玉米芯綜合開(kāi)發(fā)工藝方法產(chǎn)品應(yīng)用2021/5/92引言引言我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),植物纖維資源豐富。玉米芯是玉米果穗脫去籽粒后的果軸。玉米產(chǎn)量每年在1.1-1.3億噸，可以副產(chǎn)2000萬(wàn)噸的玉米芯,然而玉米芯作為一種農(nóng)業(yè)廢棄物，目前多用作燃料，造成很大的浪費(fèi)。目前，國(guó)內(nèi)外都圍繞玉米芯深加工和綜合利用開(kāi)展研究，開(kāi)發(fā)了一系列玉米芯綜合加工的新途徑。隨著我國(guó)科技實(shí)力的不斷增強(qiáng)，玉米芯的深加工領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，目前許多產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，使這一廢棄物質(zhì)得到充分利用。2021/5/93一、玉米芯的組成

二、綜合開(kāi)發(fā)工藝路線 三、玉米芯的加工利用與工藝四、結(jié)語(yǔ)內(nèi)容提要內(nèi)容提要2021/5/94一、玉米芯的組成玉米芯主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。其中纖維素占32%-36%、多縮戊糖占35%-40%、木質(zhì)素占25%。據(jù)測(cè)定，玉米芯含粗蛋白2%-6%，粗脂肪0.5%，可溶性無(wú)氮物52.9%，粗纖維33.1%，灰分3.2%，水分7.7%。纖維素和半纖維素都是用途廣泛的可再生資源。2021/5/95二、綜合開(kāi)發(fā)工藝路線纖維素是以葡萄糖基為結(jié)構(gòu)單元，由苷鏈連接而成的線性大分子,半纖維素是以己糖和戊糖為主鏈,具有羥基或羥酸衍生物側(cè)基的一類多糖物質(zhì)。在酸存在下,經(jīng)過(guò)糖化,纖維素與半纖維素均可轉(zhuǎn)化為很有價(jià)值的葡萄糖、木糖和糠醛，葡萄糖可用來(lái)進(jìn)一步生產(chǎn)木糖醇。也可將原料直接發(fā)酵制取乙醇。木質(zhì)素是以苯基丙烷為結(jié)構(gòu)單元的芳香族天然高分子化合物,通過(guò)磺化、氧化、熱解等手段可以將它轉(zhuǎn)化為木質(zhì)素磺酸鹽、香草醛、活性炭、苯酚、等多種化工產(chǎn)品。2021/5/96其可供開(kāi)發(fā)工藝路線如圖1：2021/5/97三、玉米芯的加工利用與工藝

1.制取木糖

木糖是一種五碳糖,是制取木糖醇及飼料酵母的原料,在化工、醫(yī)藥、皮革、燃料等工業(yè)部門都有廣泛的應(yīng)用。木糖為白色結(jié)晶粉末,熔點(diǎn)為145℃,在20℃水中溶解度為37.42%,甜度為蔗糖的67%。 生產(chǎn)工藝:玉米芯→水解→中和→脫色→離子交換→蒸發(fā)→二次脫色→離子交換→蒸發(fā)→結(jié)晶→離心→干燥→成品。2021/5/982.1制取木糖醇木糖醇是一種易溶于水的白色粉晶狀新糖料,分子式為C6H12O5。其甜度與蔗糖相當(dāng)，可食用。木糖醇除具有蔗糖、葡萄糖的共性外,還具有特殊的生化性能。它不需要通過(guò)胰島素,就能透過(guò)細(xì)胞壁被人體吸收,并有降低血脂,抗酮體等功能。木糖醇還是輕工、化工等多種工業(yè)產(chǎn)品的重要原料。2021/5/992.2“中和法”生產(chǎn)木糖醇工藝路線：玉米芯→粉碎→預(yù)處理→水解→中和→蒸發(fā)→離子交換→氫化→二次濃縮→結(jié)晶→離心分離→晶體木糖醇。2021/5/910

2.3發(fā)酵法生產(chǎn)木糖醇工藝流程：微生物發(fā)酵玉米芯纖維生產(chǎn)木糖醇工藝流程如下：富含多縮戊糖植物纖維原料（玉米芯）一(前處理)→催化劑(酸)/水解→半纖維素水解液一(提純、脫毒)→木糖溶液→微生物發(fā)酵→木糖醇發(fā)酵液一(提取、分離、精制)→木糖醇產(chǎn)品。2021/5/9113制取低聚木糖低聚木糖是由2~7個(gè)木糖以β-1,4糖苷鍵連接而成，以木二糖，木三塘為主。它的甜度比蔗糖和葡萄糖的均低，與麥芽糖差不多。玉米芯中的半纖維素主要是由D-木糖為主鏈的木聚糖組成,是生產(chǎn)低聚木糖的最佳原料之一。玉米芯酶法制備低聚木糖工藝過(guò)程一般由玉米芯粉(60目)經(jīng)過(guò)預(yù)處理、酸解反應(yīng)以及分離、精制得到低聚木糖產(chǎn)品。2021/5/912生產(chǎn)工藝:玉米芯→木聚糖提取→精制→精制木聚糖液→酶降解→粗產(chǎn)品→精制→濃縮→普通產(chǎn)品→進(jìn)一步提純→高純產(chǎn)品。2021/5/9134制備糠醛糠醛學(xué)名呋喃甲醛,它是一種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品,在合成樹(shù)脂、石油煉制、染料、醫(yī)藥和輕工業(yè)上都有廣泛的用途?？啡┑姆悬c(diǎn)161.7℃,凝固點(diǎn)為-36.5℃,相對(duì)密度為1.16,是一種有杏仁氣味的淺黃色油狀液體。以其為原料的主要深加工產(chǎn)品有糠醇、四氫呋喃、呋喃樹(shù)脂、麥芽酚、乙基麥芽酚、呋喃基環(huán)縮醛類合成香料等。2021/5/914生產(chǎn)工藝:玉米芯→水解→脫水→蒸餾→精制→糠醛。在生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)副產(chǎn)醋酸、甲醇、丙酮等產(chǎn)品,其總量接近糠醛產(chǎn)量。2021/5/915

玉米芯中含有大約35%一40%的多縮戊糖可作制造糠醛的原料。工業(yè)上制造糠醛主要有兩種方法一種是適于大規(guī)模生產(chǎn)的加壓法：將原料與稀硫酸或鹽酸在加壓下蒸煮,用高壓或過(guò)熱蒸汽帶出反應(yīng)產(chǎn)物,經(jīng)分餾后得到糠醛成品。另一種是適用鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的常壓法:將原料與食鹽等無(wú)機(jī)鹽及稀硫酸共煮并同時(shí)蒸出糠醛。常壓法反應(yīng)速度慢,生周期長(zhǎng),但設(shè)備要求低。加壓法則設(shè)備要求耐壓要有中壓鍋爐,但反應(yīng)速度快,周期短,玉米芯理論出醛率19%一20%,實(shí)際出醛率10%一14%。2021/5/9165制備糠醇糠醇學(xué)名呋喃甲醇,糠醇的80%-90%用于生產(chǎn)呋喃樹(shù)脂?？反荚谒嵝源呋瘎┐嬖谙屡c甲醛、尿素、苯酚等發(fā)生縮聚反應(yīng)制成各種牌號(hào)的呋喃樹(shù)脂,呋喃樹(shù)脂可用作鑄造用膠粘劑、澆鑄用膠泥、芯型和鑄模。此外在玻璃纖維增強(qiáng)塑料、硅填充塑料及防腐灰漿中也配入一定量的呋喃樹(shù)脂。少部分糠醇用于生產(chǎn)摩擦輪用耐高溫酚醛樹(shù)脂膠粘劑,此外糠醇還是生產(chǎn)香料、香味劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥的中間體?？反荚诔合路悬c(diǎn)為171℃,熔點(diǎn)為-14.6℃,相對(duì)密度為1.11296,與水的共沸點(diǎn)為99.85℃,糠醇能與水、乙醇、乙醚等混溶。2021/5/917

生產(chǎn)工藝:玉米芯→水解→脫水→蒸餾→精制→糠醛→加氫→糠醇。加氫催化劑一般選擇用銅鉻鈣。2021/5/9186制備高比表面積活性炭以玉米芯為原料,KOH為活化劑,在炭化溫度400℃-600℃,KOH與炭化后原料質(zhì)量比為3：1-5：1,活化溫度850℃,活化時(shí)間為1.2h條件下,可制得比表面積大于2700m2/g的活性炭。所得活性炭結(jié)構(gòu)以微孔為主,孔徑分布窄,可被廣泛用在食品加工、化工、醫(yī)藥、軍事等重要領(lǐng)域。2021/5/919

7制取飴糖 用100kg玉米芯加15kg大賣，大約可制的飴糖50kg。 生產(chǎn)工藝過(guò)程：（玉米芯）磨碎浸泡→汽蒸→拌麥芽乳→糖化→濃縮制飴。2021/5/920磨碎浸泡。選用當(dāng)年的玉米芯,碾磨成大小似豆粒的細(xì)屑,置于缸中浸泡1-2h使之吸水膨脹,吸水量達(dá)40%左右,浸泡后將坯料撈出放在筐中,再用清水沖洗一下,瀝水后即可上屜汽蒸。汽蒸。上屜時(shí),先將浸泡過(guò)的玉米芯屑鋪好,上面蓋一層鼓皮和谷糠,鼓皮或谷糠的用量約占坯料的20%。上汽后蒸20min，向蒸料中拌入10%的涼水拌勻后再40min并再拌入10%涼水,目的是使坯料軟化并蒸熟蒸透。2021/5/921拌麥芽乳。待蒸好的坯料攤晾至65-75℃時(shí),即可拌入麥芽乳。胚料攤晾溫度冬季取高限,夏季取低限。麥芽乳的制作：先將大麥
當(dāng)年二棱大麥在清水中浸泡,若水溫過(guò)低,應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)浸泡時(shí)間。將浸過(guò)的麥粒,平鋪在竹匾上,厚約1cm左右,上蓋濕布,在25-30℃中保溫直至大麥發(fā)芽。當(dāng)麥芽長(zhǎng)到干麥粒的2.5倍,芽苞由白轉(zhuǎn)綠時(shí),加1倍水上磨磨成漿乳。2021/5/922糖化。伴入麥芽乳后,即可將坯料下缸保溫糖化16-24h。溫度須保持在55℃左右,后期溫度適當(dāng)提高。糖化結(jié)束后,放出底部糖液,濃縮制怡。糖渣可作何料。濃縮制怡。濃縮糖液盡量放出,立即過(guò)濾,然后入鍋熬糖濃縮。熬糖時(shí),開(kāi)頭火力要猛,隨著糖液濃縮,火力逐漸弱,并不停地?cái)嚢?以防變焦炭化,最后用小火熬制,直至所需要的糖液濃度。2021/5/9238釀酒玉米芯也可以用開(kāi)釀酒，產(chǎn)品的酒度為40-48度，最高可達(dá)50度，色白，氣香，味醇。生產(chǎn)工藝：玉米芯→粉碎→攪拌→蒸料→糖化→發(fā)酵→蒸餾2021/5/924生產(chǎn)葡萄糖9生產(chǎn)葡萄糖利用玉米芯生產(chǎn)葡萄糖的方法是：先將粉碎后的玉米芯用2%的NaOH在30℃處理6h，用木聚糖酶除去木聚糖,糖化后的殘?jiān)?0℃和pH4.2的條件下用纖維素酶或硫酸水解。這樣,就可使72%的纖維素轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟恰?021/5/92510吸附重金屬離子天然玉米芯可吸附廢水中的重金屬離子，對(duì)其進(jìn)行改性處理后，玉米芯對(duì)重金屬離子的吸附能力可得到明顯提高，起到凈化廢水的作用。其改性方法包括物理改性方法和化學(xué)改性方法。2021/5/926

另外玉米芯可用來(lái)培養(yǎng)使用菌，培養(yǎng)飼料酵母、制備肥料、制備粘接劑、做某些工業(yè)器件的磨光劑等。2021/5/927四、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)是一個(gè)玉米生產(chǎn)大國(guó)，每年數(shù)千萬(wàn)噸的玉米芯被燒掉，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。玉米芯深加工項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)不但大大提高了玉米副產(chǎn)品的利用價(jià)值，又促進(jìn)了與其深加工產(chǎn)品相關(guān)的食品、藥品、保健品、飼料等行業(yè)的發(fā)展，具有較高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的發(fā)展前景。2021/5/928參考文獻(xiàn)：

[1]王關(guān)斌,趙光輝,賀東海,李俊平.玉米芯資源的綜合利用.林產(chǎn)化工通訊,2005[2]石永峰,戴紅霞.玉米芯