专利名称：L-阿拉伯糖和d-木糖制品的生产方法
技术领域：
本发明涉及L-阿拉伯糖和D-木糖的生产技术，尤其是以半纤维素水解液、木糖母 液及含有五碳糖的生产废液为原料生产L-阿拉伯糖和D-木糖制品、同时副产乙醇或D-核糖或柠檬酸等发酵产物的方法。
背景技术：
L-阿拉伯糖属于五碳醛糖，以阿拉伯聚糖、阿拉伯糖基木聚糖、阿拉伯糖基半乳糖 体及类似于高等植物半纤维的形式存在。L-阿拉伯糖是一种没有热量的甜味剂，还可以 用作医药中间体、用于生化领域中细菌培养基的制备以及香料合成等。木糖制品如木糖、 木糖醇作为食品甜味剂越来越受到人们的青睐。木糖、木糖醇的很多医疗保健功能已经 被科学研究证实，如降低血糖，防止龋齿等功能。
植物组织大多由纤维素、半纤维素、木质素及类似的物质组成，其中半纤维素主要 是由L-阿拉伯糖和D-木糖构成。不同植物组织的L-阿拉伯糖含量不同。
中国专利200910077943.3公开了一种利用玉米芯生产L-阿拉伯糖的方法，其中实施 例1 3公开的一种生产阿拉伯糖同时副产木糖醇的工艺，具体包括的步骤有酸解玉米 芯、生物发酵制备木糖醇、发酵液后处理、木糖醇结晶、木糖醇母液色谱分离得阿拉伯 糖。该专利存在的局限和不足是1)只能用玉米芯生产阿拉伯糖和木糖醇，原料来源 单一；2)发酵之前未对料液的发酵抑制物如苯环类、杂环类等高分子物质及金属离子 等物质脱除，致使发酵不能顺利进行；3)该专利在色谱分离阿拉伯糖和木糖醇之前没 有除葡萄糖和半乳糖的步骤，致使色谱分离阿拉伯糖和木糖醇后不能提纯；4)对料液 发酵采用的是热带假丝酵母，在去除木糖和葡萄糖的同时阿拉伯糖生成阿拉伯糖醇，从 而大量消耗阿拉伯糖甚至耗尽而不能得到阿拉伯糖产品；5)该专利技术只能生产出木 糖醇，而不能直接生产木糖，应用范围受到很大局限。
中国专利CN1320122C公开了一种从木糖母液和木糖水解液中提取木糖及木糖醇的 方法，其具体方法是首先，以木糖水解液或木糖母液为原料，以酿酒酵母发酵除去其 中的葡萄糖，然后通过模拟移动床，在20 75'C的操作温度下，以水为洗脱剂，使木糖 与其它杂糖完全分离，得到富含木糖的组分；或者以木糖水解液或木糖母液为原料，发
11酵除去其中的葡萄糖，然后氢化糖为醇，再经过模拟移动床，在20-75'C的操作温度下， 以水为洗脱剂，使木糖醇与其它杂醇等杂质完全分离，得到富含木糖醇的组分。该专利 只提到用水解液或木糖母液用来生产木糖和木糖醇，而对于L-阿拉伯糖的生产并没有涉 及。分离木糖后的杂糖部分由于含有未除掉的葡萄糖和半乳糖而使L-阿拉伯糖无法结
晶，并且生产木糖醇的同时变成了阿拉伯糖醇。该专利技术还存在以下两点缺陷(1)
木糖水解液或木糖母液不经预处理直接加入酿酒酵母使发酵不容易进行，这是因为水解
液或母液中含有许多抑制酿酒酵母发酵的毒物，如带苯环的色素物质、高分子化合物、 重金属离子、氯化物等。这些毒物会加快酵母的衰老及死亡，从而使发酵时间长、不彻 底。(2)只是脱除了葡萄糖，糖液中还含有半乳糖，半乳糖的存在影响木糖及阿拉伯糖 的结晶，从而使结晶得率降低甚至无法结晶。
中国专利CN101100685A公开了一种制备L-阿拉伯糖的方法，其方法是将原料玉 米麸皮先用淀粉酶处理，然后用稀酸水解玉米麸皮，用离子交换树脂对水解液进行脱盐 除杂，接种酵母菌进行发酵脱除杂单糖，发酵液结晶得到L-阿拉伯糖产品。该专利中包
括木糖、木聚糖在内的所有杂糖全部用酵母发酵脱除，这样就带来几个问题首先，木 聚糖无法用酵母进行发酵，必须水解成单糖后才能发酵；另外，水解液中占主要成分的 是木糖，如果要发酵除去大多数木糖必须使用能够利用五碳糖的菌株，这样势必导致阿 拉伯糖的发酵损失。并且由于木糖含量较多如果作为杂质被除掉， 一方面浪费掉大量木 糖，付出很大的经济代价，另一方面木糖发酵后不会全部转化成二氧化碳和水，而是生 成其它代谢中间产物，如甘油、丙酮酸、甘油醛、木酮糖等。这些杂质不易通过结晶 去除，从而导致阿拉伯糖产品纯度不够。
综上所述，现有技术中还没有一种成本低、效率高、能够实现大规模工业化生产高 纯度L-阿拉伯糖和木糖/木糖醇的生产方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种从半纤维素水解液、木糖 母液以及含有五碳糖的农林废弃物及废液、废料中生产高纯度L-阿拉伯糖和D-木糖制品 同时副产乙醇或D-核糖或拧檬酸等发酵产物的方法，该方法的木糖制品除了木糖醇外 还包括D-木糖，本发明的方法生产成本低、效率高，适合于大规模工业化生产。
为了实现上述发明目的，本发明釆用了以下技术方案
1、 一种L-阿拉伯糖和D-木糖制品的生产方法，以农林废弃物的水解液、木糖母液
和/或含有五碳糖的生产废液为原料，至少包括以下步骤(a) 料液预处理将所述原料处理为至少包括木糖、木聚糖、L-阿拉伯糖、葡萄糖、 和半乳糖的总糖料液；
(b) 色谱分离将所述总糖料液分离成为阿拉伯糖级分料液和木糖级分料液；
(c) 包括以下步骤(cl)和(c2)，
(Cl)除发酵抑制物，所述发酵抑制物是对发酵有抑制的杂质和杂菌； (C2)发酵除杂糖，所述杂糖至少包括葡萄糖、以及半乳糖； 该两步骤或者置于步骤(b)的色谱分离之前对所述总糖料液进行处理、或者置于步 骤(b)的色谱分离之后对所述阿拉伯糖级分料液和木糖级分料液分别进行以下两步骤的 处理
(d)最后对所述阿拉伯糖级分料液和木糖级分料液分别进行后处理得到L-阿拉伯糖和木 糖制品。
2、 上述技术方案其中所述农林废弃物的水解液的料液预处理包括下列步骤
① 清洗去除所述农林废弃物表面的泥沙及碎屑；
② 稀酸预处理用稀酸浸泡所述农林废弃物以去除杂质，所述稀酸浓度在0.05
0.15% wt，温度为110~130°C，处理时间为1~3小时；所述稀酸包括硫酸、盐酸、磷酸、 醋酸、硝酸或者这些酸中的某两种及两种以上的酸的混合液；
③ 水解加入酸浓在0.5~1% wt的酸液，在温度128 132。C保温2.5小时；所述 酸液包括硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸、或者这些酸中的某两种及两种以上的酸的混 合液；
中和首先将糖液加热到80 82'C，然后加入碳酸钙粉末，直到pH上升到3.3~3.6， 当无机酸在0.09~0.12% wt时，再加入活性炭；
⑤ 第一次脱色首先将糖液降温到50 52'C，然后加入活性炭搅拌直到取样检测透 光达到60 76%;
⑥ 第一次除盐采用离子交换、电渗析、或EDI电除盐方法将第一次脱色液中含有
的灰分、盐、有机酸和无机酸予以去除；
⑦ 第一次蒸发采用三效或四效降膜蒸发器将糖液浓度提高到26.0 28.0%;
⑧ 第二次脱色加入活性炭搅拌；
⑨ 第二次除盐采用离子交换、电渗析、或EDI电除盐方法将第二次脱色液中含有 的灰分、盐、有机酸和无机酸予以去除。
3、 上述技术方案其中所述步骤⑥的第一次除盐采用的离子交换是连续经过阳离子
13树脂交换、阴离子树脂交换、以及阳离子树脂交换；
所述步骤⑨的第二次除盐采用的第二次交换选自以下方法其中之一:一种是先经阴 离子交换，再经阳离子交换；另一种是先经阳离子交换，再经阴离子交换；还有一种是 阳柱与阴柱串联起来使用，同时投入使用，同时进行再生。
4、 上述技术方案其中所述步骤⑤所述第一次脱色和步骤⑧所述第二次脱色分别采 用逆流式脱色工艺分N次加入活性炭，其中N是大于或等于2的自然数，最后一次 即第N次脱色使用新炭，第N-l次使用第N次脱色后用过的旧碳，第N-2次使用第 N-l次脱色后用过的旧碳，以此类推，每次脱色后均过滤，第一次脱色过滤后的活性炭 作为固废回收。
5、 上述技术方案其中所述农林废弃物是含有五碳糖的农林废弃物，至少包括玉米 芯、麦秸、甜菜渣、蔗渣、农作物秸秆、植物的茎叶根、种皮。
6、 上述技术方案其中所述木糖母液和/或所述含五碳糖的废液的预处理包括 ^过滤先采用机械过滤设备、再采用膜过滤设备进行过滤；所述机械过滤设备包
括板框压滤机、袋式过滤机、水平过滤机、精密过滤机、以及过滤式离心机；所述膜过 滤设备包括陶瓷膜、金属膜、有机巻式膜、以及管式膜，截留尺寸为100 5000g/mol;
'翁除盐采用离子交换的方式或者采用电渗析、EDI电除盐方法。
7、 上述技术方案其中所述膜过滤设备为有机巻式膜，截留尺寸为100~3000g/mol。
8、 上述技术方案其中所述机巻式膜截留尺寸为200 2500g/mol。
9、 上述技术方案其中所述含五碳糖的废液至少包括造纸制浆过程中产生的废液、 含有五碳糖的亚硫酸盐制浆废液、酸性亚硫酸盐制浆废液、或用酸将生物质浸煮或水解 制得的溶液。
10、 上述技术方案其中所述步骤(b)的色谱分离之前还包括浓縮步骤，将料液的糖 浓度浓縮至50 60%。
11、 上述技术方案其中在所述色谱分离步骤中，所有进入色谱分离设备的所述总糖 料液和工艺水通过孔径至少20 pm的过滤器去除固体微粒；所述总糖料液和工艺水保 持温度不低于60°C;洗脱剂为55 75'C的去离子水。
12、 上述技术方案其中步骤(cl)中的所述发酵抑制物包括杂质以及杂菌，其中的杂 质包括带苯环的色素物质、大分子的色素、高分子化合物、重金属离子、氯化物、胶体、 以及聚合物，其中的杂菌包括自然界的空气中的酵母菌、细菌；所述步骤(cl)的除发酵 抑制物进一歩包括以下步骤① 对于所述杂质中的带电离子重金属离子、氯化物、及胶体，采用电去离子或离子 交换的方法予以去除；
② 对于所述杂质中的色素物质、高分子化合物、聚合物、杂菌，采用膜过滤、超滤 或者实消的方法予以去除。
13、 上述技术方案其中所述步骤①和②顺序或者任意排列，或者先步骤①后步骤②。
14、 上述技术方案其中所述步骤①采用电去离子系统，所述电去离子系统包括EDI 电除盐系统、电渗析；
所述步骤②中的超滤方法选用无机膜或者高分子有机膜采用错流过滤的方式进行 过滤，所述无机膜截留尺寸30 500nm;所述高分子有机膜截留尺寸1000~10000g/mol;
所述步骤②中的膜过滤采用陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、有机管式膜、或平 板膜；
所述步骤②中的实消方法是将所述料液加热至60 12(TC行灭菌处理。
15、 上述技术方案其中所述歩骤②中的超滤方法选用无机膜截留尺寸在50 200 nm，高分子有机膜截留尺寸在1000~6000g/mol;
所述步骤②中的膜过滤采用有机巻式膜、或管式膜，截留尺寸为500 2000g/mol; 所述实消方法将料液加热至80 115'C进行灭菌处理。
16、 上述技术方案其中所述高分子有机膜包括聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚酯膜、 聚砜膜、聚芳酰胺膜、聚乙烯醇膜和聚哌嗪膜及其组合；所述无机膜包括Zr02-和A1203-膜；所述膜的构型包括管式、巻式及中空纤维。
17、 上述技术方案其中所述步骤(c2)的发酵除杂糖的步骤副产品包括乙醇、D-核 糖、柠檬酸，所述步骤(C2)包括以下方法的其中之一
① 使用菌种在厌氧条件下发酵葡萄糖、半乳糖生成乙醇；
② 使用菌种在好氧条件下发酵葡萄糖、半乳糖生成乙醇、二氧化碳和水；
③ 使用莽草酸缺陷型枯草芽孢杆菌在好氧条件下发酵葡萄糖、半乳糖生成D-核糖；
④ 使用黑曲霉发酵葡萄糖、半乳糖生成柠檬酸；
其中所述方法①和②中的菌种选自以下之一酿酒酵母、面包酵母、葡萄汁酵母、 薛瓦酵母、异常汉逊酵母、洛格酵母或卡尔波斯酵母。
18、 上述技术方案其中所述步骤(c2)的四种方法分别进一步包括以下步骤，其中的
百分比数为质量百分比 方法①(a) 首先将料液的糖浓度调整到10 40%;
(1))菌种培养基营养盐的组成为尿素或硫酸铵0.01~0.5%，磷酸二氢钾0.01~0.5%，
硫酸镁0.01~0.4%;
(c) 发酵工艺参数pH:2.5 5，温度33 45"C，不通空气或发酵开始时通入0.1 0.3 wm 的空气，当菌体浓度达到108个/m埘，停止通空气，进行厌氧发酵；发酵时间8 22小 时；
(d) 最后得到葡萄糖转化率97.15 98.5。/。，半乳糖去除率35 55%，乙醇得率98 99%， 阿拉伯糖或木糖得率96 100%;
方法②
&)首先将料液的糖浓度调整到8~30%;
(b) 菌种培养基营养盐的组成为硫酸铵0.1 3.5%，磷酸二氢钾0.1~5%，硫酸 镁0.05~4%，玉米浆折干物质计0.5~20%;
(c) 发酵工艺参数为pH: 3.5-5.5，温度25 45"，通气量0.2~0.5 vvm，发酵时间I0 28 小时；
(^最后得到葡萄糖去除率为95%~98%，半乳糖去除率为50%~70%，乙醇得率 卯~95%，阿拉伯糖或木糖得率96 100%;
方法③
(a) 培养基及培养条件
斜面培养基葡萄糖0.5~2%，蛋白胨0.4 2%，酵母膏0.1~1%，氯化钠0.1~1.2°/。， 琼脂0.8~3%， pH6.0~8.0，培养温度30 4(TC，培养时间12 36小时；
种子培养基葡萄糖1~3%，玉米浆折干物质计1~3.5%，酵母膏0.1~1%，磷酸氢 二钾0.1 1%，磷酸二氢钾0.1~0.8°/。， pH6.0~8.0，培养温度30 40。C，培养时间10 32小 时；
发酵培养基葡萄糖5-15%，玉米浆折干物质计1~5%，硫酸铵0.2 1.5%，硫酸锰 0.001 0.1%，碳酸钙1~6%，料液的培养体系中终折光浓度5~10%， PH6.0 8.0，培养温 度30 40。C，培养时间30 90小时；
(b) 工艺参数料液发酵开始时加入或者当发酵进行到葡萄糖的浓度在0.5%时，采 用流加的方式加入；
(c) 最后得到葡萄糖去除率96 98.5。/。，半乳糖去除率80~90%，阿拉伯糖或木糖得率 94~98%， D-核糖得率35 45o/o;
16方法④
(a) 首先将葡萄糖浓度调整到5~10%，料液折光浓度控制在20%~30%;
(b) 培养基硫酸铵0.05~1%，硫酸镁0.01~0.5%，玉米浆折千物质计0.01~1%;
(c) 发酵工艺参数pH 5~8，培养温度30~42°C，通气量0.2~0.5 wm，发酵时间35~52 小时，先用葡萄糖将黑曲霉培养至对数末期，然后向发酵罐内补加浓度为20 30%的料 液，转化率为92~95%;
((1)最后得到葡萄糖去除率95.6~98.7%，半乳糖去除率82~89%，阿拉伯糖或木糖得 率94.6~98.3%，柠檬酸得率为90 95。/。。
19、 上述技术方案其中所述步骤(c2)后还包括除菌体通过过滤或筛分方法、或第 一次膜过滤方法、或先采用过滤或筛分再通过第一次膜过滤方法去除发酵液中的菌体；
所述过滤或筛分设备包括板框压滤机、纸板过滤机、过滤机、水平过滤机以及振 动筛；
所述第一次膜过滤设备包括陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、有机管式膜、以 及平板膜，截留尺寸为2500 g/mo1 1 fim。
20、 技术方案其中所述先采用过滤或筛分再通过第一次膜过滤方法还包括第二次膜 过滤步骤，所述第二次膜过滤设备包括有机巻式膜、管式膜。
21、 上述技术方案其中所述第一次膜过滤设备采用陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式 膜、或平板膜，截留尺寸为50 nrn 1 所述第二次膜过滤设备采用有机巻式膜，截 留尺寸为50 2500 g/mo1。
22、 上述技术方案其中所述第一次膜过滤设备和所述第二次膜过滤设备采用高分子 有机膜或无机膜；所述高分子有机膜包括聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚酯膜、聚砜膜、 聚芳酰胺膜、聚乙烯醇膜和聚哌嗪膜及其组合；所述无机膜包括&02-和八1203-膜； 所述膜的构型包括管式、巻式及中空纤维。
23、 上述技术方案其中所述木糖级分料液的后处理包括以下步骤的一个或多个 D-木糖后处理，提取出D-木糖；
化学加氢，生产木糖醇；
生物发酵，生产木糖醇。
gf趣上述技术方案其中所述阿拉伯糖级分料液的后处理步骤与所述D-木糖后处理 步骤相同，分别对除菌体后的所述阿拉伯糖级分料液、所述木糖级分料液进行下列步骤 ①脱色采用活性炭，加入量为2%。~2% wt，搅拌时间为0.5 2小时；②除盐采用离子交换、电渗析和/或EDI电除盐方式；
(D浓缩将所述阿拉伯糖级分料液、或所述木糖级分料液浓縮至过饱和状态即 50~85%的糖浓度；
@结晶.*包括至少一次结晶；
⑤干燥分别得到L-阿拉伯糖成品或D-木糖成品。
，、:上述技术方案其中所述步骤①脱色具体采用以下方式之一 一种是一次性加入 足量的活性炭搅拌脱色、然后过滤；另一种是逆流式脱色工艺分N次加入活性炭， 其中N是大于或等于2的自然数，最后一次即第N次脱色使用新炭，第N-1次使用第 N次脱色后用过的旧碳，第N-2次使用第N-1次脱色后用过的旧碳，每次脱色后均过 滤，以此类推，第一次脱色过滤后的活性炭作为固废回收。
26、 上述技术方案其中所述步骤②除盐包括先采用电渗析或EDI电除盐、然后 再离子交换迸行除盐。
27、 上述技术方案其中如权利要求24所述的方法，其特征是所述步骤③浓縮具 体包括所述料液的糖浓度在60%以下使用三效真空降膜蒸发器浓缩；所述料液的糖
浓度高于60%则使用真空单效浓縮。
28、 上述技术方案其中所述步骤④结晶包括两次或两次以上的结晶，每次结晶要将 上一次结晶的糖膏离心过滤后得到的糖重新溶解，蒸发浓缩后再次结晶；其中每次结晶 包括将浓縮后的料液打入卧式带有搅拌装置及冷却降温装置的结晶槽，采用降温结晶
的方式，控制降温速度每小时降温0.1 3'C;或在温度55"C以上时每小时降0.5t:，待 温度降至55'C以下时则每小时降rC;所述结晶槽搅拌转速控制在0.5 20rpm;晶种加 入量占糖液质量的0.5~10%0。
29、 上述技术方案其中在所述化学加氢生产木糖醇的步骤中除菌体后的所述木糖 级分料液在雷尼镍催化剂的参与下进行加氢反应，加入占反应体系的质量百分比为5% 的雷尼镍催化剂；反应温度为90 13(TC;反应压力为4 12MPa;反应时间为2~4小时； 催化剂循环次数为5~20次。
30、 上述技术方案其中在所述化学加氢生产木糖醇的步骤之前还包括将所述木糖 级分料液浓缩至糖浓度为30~50%，然后再在雷尼镍催化剂的参与下进行加氢反应。
31、 上述技术方案其中所述木糖级分料液加氢反应后还迸行以下步骤:分离催化剂、 脱色、离子交换去除杂质、浓缩、结晶最后干燥得木糖醇成品。
32、 上述技术方案其中所述生物发酵生产木糖醇的步骤或者置于步骤(b)的色谱分
18离之前对所述总糖料液进行生物发酵、或者置于步骤(b)的色谱分离之后对所述木糖级 分料液进行生物发酵，在上述两种情况下所述生物发酵生产木糖醇的步骤还要置于所述 歩骤(C2)发酵除杂糖之后；所述生物发酵生产木糖醇的步骤具体包括以下步骤
首先接入生物发酵菌种对木糖进行发酵产生木糖醇，然后待发酵结束后再去除所述 生物发酵菌种的菌体，最后对木糖醇进行后处理得到木糖醇成品；
所述生物发酵菌种包括热带假丝酵母、白球似酵母、莫格假丝酵母、季也蒙假丝 酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母、近平滑假丝酵母和拟热带假丝酵母。
33、上述技术方案其中所述生物发酵菌种采用热带假丝酵母；所述生物发酵生产木 糖醇的方法进一步包括以下步骤，其中的百分比数为质量百分比
(1) 将热带假丝酵母菌种按照以下种子培养基的配方及条件在一级种子罐内培养， 将一级种子按照5~20%的接种量接入二级种子罐按照以下种子培养基配方及工艺控制 要求进行培养；将二级种子按照5~20%的接种量接入发酵罐，按照以下第一批发酵培 养基及工艺控制要求进行发酵；发酵结束后去除菌体，去除的菌体返回至下一批作为菌 种进行发酵，回用发酵按照以下回用发酵培养基及工艺控制要求进行；
(2) 培养基及工艺控制要求
a、 种子培养基及工艺控制要求
麦芽浸粉0.5~2%，酵母粉0.1~1%，蛋白胨0.1 1%，葡萄糖0.5~2.5%，木糖 0.5~2.5%， pH5.0 7.5'温度30 40。C，培养时间15 20h;
b、 第一批发酵培养基及工艺控制要求
预处理的糖液的葡萄糖含量在2%以下，折光浓度20 30%，磷酸二氢铵0.1~1%， 磷酸二氢钾0.05 0.5%，硫酸镁0.005~0.02%，玉米浆折干物质计0.5~2%;
工艺控制pH5 6;温度33 42'C;通气量0.1 2vvm，当葡萄糖的浓度在0.3%以 上时，通过控制通气量，维持溶解氧在20%以上；当葡萄糖的浓度在0.3%以下时，通
过调节通气量，控制溶解氧在1%以下；
C、热带假丝酵母回用发酵培养基及工艺控制要求
菌体是第一批发酵液经膜过滤或离心收集的全部菌体，预处理的糖液的葡萄糖含量
在0.5%以下，折光浓度20~30%，磷酸二氢铵0.05~0.3%，磷酸二氢钾0.1~0.3%,硫酸 镁0~0.1%,玉米浆折干物质计0.01 0.3%;
工艺控制要求pH5~6，温度33 42'C，通气量0.1~2 wm，通过调节通气量，控 制溶解氧在1%以下；
19(3)技术指标菌体回用批数6 12批，糖醇转化率65 75%，发酵时间22 38h。 34、上述技术方案其中对于所述生物发酵，如果所述步骤(c2)置于步骤(b)的色谱分 离之后，则所述步骤(c2)发酵除杂糖的步骤通过对所述木糖级分料液使用酿酒酵母迸行 发酵而去除葡萄糖，进一步包括以下步骤，其中的百分比数为质量百分比
(1) 首先将木糖级分的糖浓度调整到8~40%;
(2) 菌种培养基的组成为硫酸铵0.1~3.5%，磷酸二氢钾0.1~5%,硫酸镁0.05~4%， 玉米桨折干物质计0.5~20%;
O)发酵工艺参数为温度25 45。C， pH: 3.5~5.5，通气量0.2~0.8 wm，发酵时间 为10-28 h，葡萄糖含量降至0.1~2%。
1^U:述技术方案其中所述待发酵结束后再去除所述生物发酵菌种的菌体的步骤包
括以下方法中的其中之一-
① 采用过滤或筛分设备去除所述发酵结束后的糖液中的菌体；
② 采用膜过滤的方法去除所述发酵结束后的糖液中的菌体；
③ 所述发酵结束后的糖液先进入过滤或筛分设备再经过膜过滤设备去除菌体和蛋
白；
上述方法中，所述过滤或筛分设备包括板框压滤机、纸板过滤机、过滤机、水平 过滤机、或振动筛；所述膜过滤设备包括陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、有机管式 膜或平板膜，所述膜的截留尺寸为2500 g/mol~l ptn。
36、 上述技术方案其中所述膜过滤设备采用高分子有机膜或无机膜；所述高分子有 机膜包括聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚酯膜、聚砜膜、聚芳酰胺膜、聚乙烯醇膜和聚 哌嗪膜及其组合；所述无机膜包括Zr02-和八1203-膜；所述膜的构型包括管式、巻 式及中空纤维。
37、 上述技术方案其中接入所述生物发酵菌种之前采用以下方法之一使葡萄糖浓度
控制在0.1~5%的范围
在所述(c2)发酵除杂糖步骤中通过控制发酵时间和/或改变通气量将葡萄糖浓度
调整在5%以下；
,如果葡萄糖浓度不到0.1%，则补加葡萄糖。
38、 上述技术方案其中所述葡萄糖浓度控制在0.1~2%的范围。
39、 上述技术方案其中所述去除生物发酵菌种的菌体的步骤之后还包括对木糖醇进 行色谱提纯，使木糖醇纯度达到95%以上。40、上述技术方案其中在所述生物发酵步骤中所述对木糖醇的后处理步骤除了其中 的步骤④结晶不同外，其余步骤与权利要求24~28所述相同，所述木糖醇的后处理的
步骤④包括
如果结晶前木糖醇的纯度达到94%以上，则采用一边真空蒸发浓縮一边进行结晶 的方式，最后得到木糖醇成品；如果结晶前木糖醇的纯度是94%以下，则与技术方案 24 28所述相同。
本发明的有益效果是
本发明的方法能够同时生产L-阿拉伯糖和木糖制品，而且本方法的木糖制品除了木 糖醇外还包括D-木糖，同时本发明的方法还能够副产乙醇、D-核糖、柠檬酸等葡萄糖 的发酵产物。
本发明的方法对料液的发酵抑制物如杂质、杂菌等物质预先进行了脱除，使发酵可 以顺利进行；并且通过发酵方法去除了至少包括葡萄糖、以及半乳糖在内的杂糖，使得 本发明方法在色谱分离阿拉伯糖和木糖醇后可得到高纯度的产品，本发明最终得到的 匸阿拉伯糖晶体纯度可高达98~99.8%，得到D-木糖晶体纯度可高达98.5 99.8。/。。
本发明的方法原料来源广泛，可包括任何种类的农林废弃物、还可以是木糖母液、 和/或含有五碳糖的生产废液，尤其是含有五碳糖的生产废液，主要是指造纸制浆过程 中产生的废液，这些废液排放到环境中将会造成极大污染，本发明将这些废液进行了有 效利用，既为社会创造了新的财富又保护了环境。
本发明的方法经过实际生产的检验，其生产成本低、效率高，适合于大规模工业化 生产。
图l是本发明第一技术方案的流程方框示意图； 图2是本发明第二技术方案的流程方框示意图3是本发明第三技术方案的流程方框示意图； 图4是本发明第一技术方案色谱分离前谱图； 图5是本发明第二技术方案色谱分离前谱图； 图6是本发明第三技术方案色谱分离前谱图。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明进行进一步阐述，需要明确的是，这些实施例只是用 于解释，而不是限制本发明的，只要是符合本发明精神的任何技术方案，都应该在本发 明要求保护的范围内。
本发明的原料可以是农林废弃物的半纤维素水解液、木糖母液及含有五碳糖的废 液，所述的农林废弃物包括但不限于玉米芯、麦秸、甜菜渣、蔗渣、农作物秸秆、植 物的茎叶根、麸皮、玉米皮等只要是含有五碳糖的农林废弃物均可作为本发明的原料。 在本发明的技术方案中，首先要对农林废弃物预处理成半纤维素水解液，和/或木糖母 液后再进行后续步骤。
半纤维素水解液及木糖母液、以及含有五碳糖的废液中主要含有木糖、木聚糖、 L-阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖，其它的还有诸如甘露糖、鼠李糖等杂糖。本发明的目 的就是要将其中的L-阿拉伯糖和木糖分别提取出来，这就需要将其他成分去除掉。在这 些要去除的成分中，葡萄糖及半乳糖可通过常规的发酵手段去除，其中葡萄糖最易发酵， 可利用普通的面包酵母或酿酒酵母作为菌种的营养碳源通过改变条件生成二氧化碳和 水或乙醇；半乳糖的发酵相对来说要困难的多，需通过筛选能够利用半乳糖的菌种，优 化发酵条件来进行发酵。甘露糖、鼠李糖等杂糖含量较低，在进行葡萄糖、半乳糖的发 酵时生成了二氧化碳和水，即使不发酵也不会影响阿拉伯糖及木糖的结晶，所以不需要 额外的步骤去除。木聚糖属于本发明方法中的一种结晶抑制剂，可在最终产品结晶前通 过过滤方法与其他结晶抑制剂一同去除。
下面分别就本发明生产流程的不同所采用三种技术方案进行详细描述
第一技术方案(工艺流程框图见图O: 歩骤IIO，料液预处理
本发明的料液有三种来源农林废弃物的水解液、木糖母液及含五碳糖的废液。料 液预处理步骤的目的是将各种适于提取L-阿拉伯糖和木糖制品的原料处理成为含有木 糖、木聚糖、L-阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖及其他杂糖的料液，以便于后续步骤处理。
先说农林废弃物的水解液来源的料液的预处理
将农林废弃物处理成为半纤维素水解液，仅以玉米芯为例进行说明，其他农林废弃 物的处理相同；具体包括以下步骤 1、原料的上料及预处理
将玉米芯送入车间上料皮带的接料斗中，皮带输送到振动筛分输送机上筛除部分泥
22沙及碎屑后进入洗涤机。玉米芯洗涤机应定期清除其沉砂斗中的泥沙。洗涤后玉米芯通 过振动脱水筛脱水后进入斗式提升机或大倾角带挡边皮带输送机,然后被提升输送到水 解锅顶的水平皮带输送机上，再由分配插板控制经溜槽送入需要装料的水解锅中。
2、 水解
水解的第一步是稀酸预处理。进入水解锅的玉米芯，其蜂窝状外层仍不可避免附着 有牢固的泥土，同时还含有非半纤维素的糖类、色素、果胶、含氮物和脂肪等，这些物 质进入水解液中将大大加重后序精制工序的负担。所以玉米芯在水解前需要采用稀酸预 处理来提前除去这些杂质，处理条件为0.05 0.15。/QWt硫酸，110 13(TC处理l 3h。这个 条件基本不会造成半纤维素水解而损失木糖，通过稀酸预处理后，杂质被去掉从而使水 解液质量大为提高。
玉米芯经稀酸预处理后，排掉酸液，加入0.5 l。/。wt的酸液。通蒸汽升温到128 132°C，维持2.5h，完成水解。
在其他实施例中，上述预处理步骤和水解步骤的酸液除硫酸外还可采用盐酸、磷酸、 醋酸、硝酸或者这些酸中的某两种及两种以上的酸的混合液，其酸液浓度根据酸性强弱 略有不同。
水解完成将水解液排出收集，水洗废渣，然后打开排渣阀将残渣排空。收集的水解 液糖浓度一般在5~8% wt,主要组成如下木糖3~5%wt，阿拉伯糖0.4~0.65% wt， 葡萄糖0.4~0.65%wt，半乳糖0.1~0.2%wt。
3、 中和
由于水解液中含有0.5~1% wt的硫酸，直接用于下一道工序会严重腐蚀设备并且硫 酸不易去除，因此需对硫酸进行中和。用泵将上述水解液送入中和罐，边搅拌边逐渐加 入轻质碳酸钙粉末，不断用精密pH试纸检测，直到pH上升到3.3 3.6，取样化验，无机 酸在0.09 0.12y。wt时，加入活性炭，在一个优选实施例中本发明为节约起见加入的是 后序脱色工序使用过的二次旧活性炭，充分搅拌后送去板框压滤机过滤。
中和温度对中和效果也有影响，较低温度下硫酸钙溶解度较大，会导致中和液中钙 的残留量增加。中和前宜将糖液加热到80 82"。
4、 第一次脱色
脱色是将一定量的活性炭与中和液放到容器内进行搅拌，利用活性炭的脱色能力将 颜色脱掉。可釆用一次性加入活性炭的方式，但是为了充分利用活性炭的脱色能力节约
23活性炭，优选采用逆流式脱色工艺，即分N次加入活性炭，其中N是大于或等于2的自然 数，最后一次即第N次脱色使用新炭，第N-1次使用第N次脱色后用过的旧碳，第N-2次 使用第N-1次脱色后用过的旧碳，以此类推，每次脱色后均过滤，因中和液颜色较深， 第一次脱色的活性炭消耗量较大，占到总耗炭量的约四分之三，第一次脱色过滤后的活 性炭作为固废回收。关于脱色的工艺流程及设备为已知公开技术，在此不再详细叙述。
脱色罐中新鲜活性炭的加入量根据脱色液的透光率指标来控制，若脱色罐取样经滤 纸过滤后检测透光不够，需补加新鲜活性炭直到取样检测透光达到60~76%。
由于木糖液中的许多色素在相对低温下更容易被活性炭吸附，所以糖液在进入脱色 罐前宜降温到50 52"C，这个温度还有一个好处是脱色液进入前阳离子交换时不再需要 降温。
本步骤完成时料液被处理成为第一次脱色液。
5、 第一次除盐
第一次脱色液中含有灰分、盐、有机酸和无机酸， 一般需要通过离子交换来去除。 第一次离子交换一般连续经过阳离子树脂交换、阴离子树脂交换、阳离子树脂交换。本 发明的离子交换设备使用离子交换柱，离交柱一用一再生，实现离子交换的连续操作。 在一个具体实施例中，本发明采用型号为001x7的阳离子树脂及型号为D305的阴离子树 脂。
以上盐及酸的去除除使用离子交换的方法外，还可以使用电渗析、EDI电除盐等工 艺。电渗析、电除盐等工艺为传统的除盐工艺，在此不再详细叙述。
6、 第一次蒸发
本步骤的目的是将糖液浓度提高到26.0 28.0%，减少糖液体积，降低后序工序的 精制负担，同时糖液中杂质的浓度也提高很多，为后序净化工序提供了方便，也使后序 净化后糖液质量更有保证。
蒸发一般采用三效或四效降膜蒸发器，从蒸发器出来后送去第二次脱色。糖液流经 各效膜蒸发器时，每效膜蒸发器都蒸发除去一部分水，糖浓度逐效升高。可通过调节进 入一效膜蒸发器的加热新鲜蒸汽量来控制蒸发出料的糖浓度。
本步骤完成时料液被处理成为糖浓度为26~28%的糖液。
7、 第二次脱色
糖液通过第一次蒸发后，浓度提高，其中含有苯环类等化合物的有色物质浓度也同 时提高，加上一些有机物质在蒸发高温作用下产生新的有色物质，糖液在第一次蒸发后透光率下降到20%左右。这样将使糖液的颜色变深，杂质含量升高，因此，在一个优选 实施例中，本发明还需对糖液进行第二次脱色。
第二次脱色也可以像第一次脱色一样采用逆流脱色工艺以降低活性炭消耗。第一次 蒸发后糖液温度在60 65i:之间，第二次脱色与第一次脱色不同的是，无需对糖液进行 降温。第二次脱色应该使得透光达到90 98%。
8、第二次除盐
第二次除盐也是本发明的一个优选实施例，上述第二次脱色后糖液送到第二次离子 交换工序继续去除杂质离子。第二次交换的负荷比一次交换要小的多，第二次交换有多
种做法 一种是先经阴离子交换，再经阳离子交换；另一种是先经阳离子交换，再经阴 离子交换；还有一种是阳柱与阴柱串联起来使用，同时投入使用，同时进行再生。第一 种方法酸碱消耗最低，第二种方法对阴树脂保护较好，第三种操作最为方便。 一般采用 第一种方法。
第二次杂质离子的去除除使用离子交换的方法外，还可以使用电渗析、EDI电除盐 等工艺。电渗析、电除盐等工艺为传统的除盐工艺，在此不再详细叙述。
本发明另外两种来源的料液——木糖母液及含五碳糖的废液的预处理步骤如下 木糖母液是指传统木糖生产工艺过程中，木糖结晶后用离心机将固体(木糖晶体) 分离去除后而得到的液体。含有五碳糖的废液主要为造纸制浆过程中产生的废液，主要 是含有五碳糖的亚硫酸盐制浆废液，尤其是酸性亚硫酸盐制浆废液。废液也可以是用酸 将生物质浸煮或水解制得任何其它溶液。木糖母液及含有五碳糖的料液相比于农林废弃 物原料已经是含有木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖的溶液，其预处理工艺相对简单。 根据杂质情况一般经过过滤、除盐等净化步骤，具体如下
1、 过滤
糖液先经过由粗到细的过滤方式，先除去大颗粒的机械杂质，然后用精密过滤再除 掉悬浮颗粒及尘土等。最后，使用膜过滤设备去除胶体、蛋白质等高分子物质。
过滤采用板框压滤机、袋式过滤机、水平过滤机、精密过滤机、过滤式离心机等过 滤设备。根据机械杂质的颗粒大小选择不同过滤孔径的滤网及滤芯。
膜过滤设备采用陶瓷膜、金属膜、有机巻式膜、管式膜等，优选采用有机巻式膜，
截留尺寸为100 5000 g/mo1，优选100~3000 g/mo1，最优选200~2500 g/mo1。
2、 除盐:一般废液里都或多或少含有上一工序带来的离子等杂质，杂质离子的存在一方面会 影响下一步的浓縮使糖液颜色变深及破坏糖;另一方面含有杂质离子尤其是重金属离子 会影响下一工序的发酵。因此需要将废液中的杂质离子除掉。除盐一般采用离子交换的 方式或者采用电渗析、EDI电除盐等工艺。离子交换、电渗析、电除盐等工艺为传统的 除盐工艺，在此不再详细叙述。经过除盐后料液的电导率小于1000ps，优选电导率小 于200ps，最优选电导率小于50ns。
以上就是本发明对于料液的预处理，预处理完成后，料液成为含有木糖、木聚糖、 L-阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖及其他杂糖的糖液，这种糖液还混杂有盐类等杂质，然后 再对料液进行下面的流程
步骤120，浓缩
因为糖浓太低会影响色谱设备的分离效果及工作效率，并且会使分离后的级分糖浓 度过低，降低后续工序设备的利用率。因此，进色谱分离设备之前应将糖液浓縮至 50 60%的糖浓。
如果料液是浓度己经达到50%以上的木糖母液则不用浓縮而直接进下一工序。为避 免糖液蒸发浓縮时高温破坏以及节省蒸发所消耗的蒸汽，糖液浓缩一般采用真空蒸发， 尤其是三效或四效真空降膜蒸发。
当然，在本发明的其他一些实施例中，也可以省略本步骤。
步骤130，色谱分离
进行色谱分离，主要保证将糖液中的木糖与阿拉伯糖进行分离，得到木糖级分、及 阿拉伯糖级分，包括葡萄糖和半乳糖在内的杂糖等分别进入木糖级分、阿拉伯糖级分。 本发明使用的是传统的模拟移动床色谱分离系统，其组成及结构不再详细叙述。
分离系统的运行工艺条件
(1) 预处理为保护固定相，延长工作寿命，同时保证色谱柱的安全运行，所有进 柱的物料(包括工艺水)不能含有任何固体微粒，都需要通过孔径至少20 pm的安全 过滤器；为了使高浓度的料液不析出结晶，进料必须保持温度不低于60°C，且温度基
本维持不变。
(2) 进系统木糖料液由进料泵送入色谱分离系统，去离子水由洗脱剂泵送入色谱
分离系统，同时开动色谱木糖产品出液、阿拉伯糖产品出液及盐和葡萄糖的出料泵，系 统在自动化控制下进行连续生产。
(3) 系统通过控制阀和仪表，在可编程逻辑控制器(PLC)的控制下自动运行。实现每
26根柱子向下根柱子的自动切换，切换时柱子的所有状态及进出物料全部进行切换。从而 实现固定相的模拟移动。
(4)出系统糖浓在50~60%左右，其中木糖纯度>50%的木糖待处理液进入色谱装 置，出色谱分离系统的产品有如下所述(1) + (4)、 (2) + (3)两种；或者(1)、 (2)、 (3) + (4)三种；或者(1) + (4)、 (2)、 (3)三种；或者(1)、 (2) + (3)、 (4)三
种；或者(1)、 (2)、 (3)、 (4)四种
(1) 木糖液级分木糖纯度>80%，折光浓度约在15 30%;
(2) 阿拉伯糖液级分阿拉伯糖纯度>50%，折光浓度在5~15%;
(3) 甘油、糖醇类等杂质级分(即在使用钙型色谱柱或者铅型色谱柱，进行检测 的HPLC谱图上阿拉伯糖峰后面的杂质峰部分)折光浓度在1~8%;
(4) 有机酸、部分葡萄糖等杂质级分(即在使用钙型色谱柱或者铅型色谱柱，进 行检测的HPLC谱图上木糖峰前面的杂质峰部分)折光浓度在1 8%;
图4是本发明第一技术方案色谱分离前谱图，图中A—有机酸等，B—葡萄糖，C 一木糖，D—阿拉伯糖，E—乙醇甘油等，F—杂醇；图4中只是为了说明以上四种级分 分割的位置，在设备实际分离过程中，不会严格按照图4中分割的位置清晰分离，而是相
互夹杂，但主要成分是以上四种级分。
木糖级分、及阿拉伯糖级分的进一步处理流程的说明
1、阿拉伯糖级分的处理流程-
步骤13U，脱除发酵抑制物
阿拉伯糖级分中含有抑制菌种发酵的发酵抑制物，必须在糖液发酵前予以去除，这 些发酵抑制物主要包括杂质以及杂菌，其中的杂质包括带苯环的色素物质、大分子的色
素、高分子化合物、重金属离子、氯化物、胶体、聚合物等；其中的杂菌主要是自然界 空气中的杂菌如酵母菌、细菌等，阿拉伯糖级分中含有葡萄糖等营养物质，糖液只要接
触空气，空气中的杂菌就会在糖液中生长、繁殖。这些发酵抑制物的去除方法包括
① 对于重金属离子、氯化物、胶体等带电离子，本发明采用电去离子或离子交换的 方法予以去除。优选的采用电去离子系统。用于本发明的电去离子系统包括但不限于例
如EDI电除盐系统、电渗析等。
② 对于色素物质、高分子化合物、聚合物、及杂菌，本发明采用膜过滤、超滤或者 实消的方法予以去除。
上述歩骤①和②顺序可以任意排列，其中优选先步骤①、后步骤②。
27在本发明的一些实施例中的超滤方法选用无机膜或者高分子有机膜采用错流过滤 的方式进行过滤。用于本发明的超滤膜中无机膜截留尺寸在30 500nm，高分子有机 膜截留尺寸在1000 10000g/mo1。优选无机膜截留尺寸在50 200nm，高分子有机膜截 留尺寸在1000 6000 g/mo1。
在本发明的另一些实施例中，使用膜过滤脱除阿拉伯糖级分中的发酵抑制物，膜可 以采用陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、有机管式膜、平板膜等，优选采用有机巻式 膜或管式膜，截留尺寸为500 6000g/mo1，优选500 g/mol~2000 g/mo1。
在本发明的又一些实施例中，不使用膜过滤，而是采用实消的方法脱除杂质以及杂 菌将料液加热至60 12(TC，优选80 115"C进行灭菌处理。
通常用于本发明的高分子有机膜包括但不限于例如聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚酯 膜、聚砜膜、聚芳酰胺膜、聚乙烯醇膜和聚哌嗪膜及其组合。常用的无机膜包括但不限 于例如ZrCV和Al20r膜。膜的构型选自例如管式、巻式、中空纤维等。
步骤1312，发酵除杂糖
木糖、阿拉伯糖级分内含有的葡萄糖、半乳糖等杂糖，在后续结晶工序中会随着木 糖及阿拉伯糖的结晶而结晶出来，严重影响产品纯度。由于葡萄糖与半乳糖又是可发酵 糖，因此，本发明采用发酵的方式将其转化成二氧化碳和水而去除；或者发酵转化成其 它沸点低的或在色谱分离系统中易与木糖、阿拉伯糖分离的其他产品，在分离杂糖的同 时副产乙醇、D-核糖、柠檬酸等葡萄糖发酵产物。
对于大部分菌种来说，葡萄糖可作为菌种生长的营养物质或碳源而被利用。半乳糖 相对来说利用较困难，需通过筛选菌种或者改变发酵工艺参数及培养基配方来利用。
在厌氧及好氧状态下使用以下菌种均能使葡萄糖和半乳糖发酵，其中厌氧发酵大部 分得到乙醇，好氧发酵得到乙醇及二氧化碳和水，这些菌种包括但不限于酿酒酵母、面 包酵母、葡萄汁酵母、薛瓦酵母、异常汉逊酵母、洛格酵母、卡尔波斯酵母等。优选采 用酿酒酵母、面包酵母、葡萄汁酵母。更优选的采用酿酒酵母、葡萄汁酵母。其中的乙 醇通过蒸馏方式去除作为他用，本发明不再赘述。而半乳糖需在好氧状态下才能被酿酒 酵母利用，并且利用半乳糖时营养物质与葡萄糖也有不同。
在含有阿拉伯糖或木糖的前提下通过发酵去除葡萄糖、半乳糖生成其它产品的方法 很多，以下举出了本发明的几个示例，其中示例1和示例2都是仅以酿酒酵母为例进行说 明的，但是在另一些实施例中可采用上面提到的菌种进行葡萄糖和半乳糖的发酵。但本 发明并不限于以下的实施例，只要在不偏离本发明精祌的基础上所做的修改和改进，均属于本发明要求保护的范围。
示例l、阿拉伯糖级分使用酿酒酵母在厌氧条件下发酵葡萄糖、半乳糖生成乙醇的 具体工艺参数如下其中的百分比数为质量百分比。
(1) 首先将阿拉伯糖液的糖浓度调整到10~40%，优选20~35%;
(2) 菌种培养基营养盐的组成为尿素或硫酸铵0.01~0.5%，优选0.05~0.2%; 磷酸二氢钾:0.01~0.5%，优选0.01 0,2%;硫酸镁0.01~0.4%，优选0.01-0.2%;
(3) 工艺参数pH: 2.5~5，温度33 45'C，不通空气或发酵开始时通入微量空气 (0.1 0.3wm)，当菌体浓度达到108个/ml时，停止通空气，进行厌氧发酵，，发酵时间 8 22h;
(4) 转化结果葡萄糖去除率97.15~98.5%，半乳糖去除率35~55%，乙醇得率 98 99%，阿拉伯糖得率96~100%。
示例2、阿拉伯糖级分使用酿酒酵母在好氧条件下发酵去除葡萄糖、半乳糖生成乙
醇、二氧化碳和水的具体工艺参数如下其中的百分比数为质量百分比。
(1) 首先将阿拉伯糖液的糖浓度调整到8~30%，优选10 25%;
(2) 菌种培养基营养盐的组成为硫酸铵0.1~3.5%，优选0.5 2.5%;磷酸二氢 钾0.1~5%，优选0.5 3%;硫酸镁0.05~4%，优选0.2~2%;玉米浆(折干物质计)
0.5~20%，优选1 10%;
(3) 工艺参数:pH: 3.5-5.5，温度25 45。C，优选30 4(TC;通空气量0.2~0.5 vvm， 发酵时间8 22h;
(4) 转化结果葡萄糖去除率95%~98%，半乳糖去除率50% 70%，乙醇得率 90~95%，阿拉伯糖得率96~100%。
示例3、阿拉伯糖级分使用莽草酸缺陷型枯草芽孢杆菌在好氧条件下发酵去除葡萄
糖、半乳糖生成D-核糖的具体工艺参数如下其中的百分比数为质量百分比。 (1)培养基及培养条件
a、 斜面培养基葡萄糖0.5~2%，优选0.8~1.6%;蛋白胨0.4~2%，优选0.8~1.5%; 酵母膏0.1~1%，优选0.2~0.6%;氯化钠0.1-1.2%，优选0.2-0.8%;琼脂0.8~3%，优 选1.5 2.5%; pH6.0~8.0，优选6.8~7.5;培养温度30 40。C，优选32~38°C;培养时间 12~36h，优选18~24h。
b、 种子培养基葡萄糖1~3%，优选1.5~2.2%;玉米浆(折干物质计)1 3.5%， 优选1.5~2.5%;酵母膏0.1 1%，优选0.2 0.6%;磷酸氢二钾0.1~1%，优选0.2~0.7%;磷酸二氢钾0.1~0.8%，优选0.1~0.5%; pH6.0~8.0，优选6.8 7.5;培养温度30 40。C， 优选32~38°C;培养时间10~32 h，优选12-20 h。
c、发酵培养基葡萄糖5-15%，优选8~12%;玉米浆(折干物质计)1 5%，优选 2 4%;硫酸铵0.2~1.5%，优选0.5~1.0%;硫酸锰0.001~0.1%，优选0.002~0.008%;碳 酸钙1~6%，优选2~4%;阿拉伯糖级分(培养体系中终折光浓度5~10%)， pH6.0~8.0， 优选6.8 7.5;培养温度30 40。C，优选32 38。C;培养时间30 90h，优选40 85 h;
(2) 工艺参数阿拉伯糖在发酵开始时加入到发酵罐，或者当发酵进行到葡萄糖 的浓度在0.5%时采用流加的方式加入到发酵罐；
(3) 转化结果葡萄糖去除率96 98.5%，半乳糖去除率80~90%，阿拉伯糖得率 94 98%， D-核糖得率35 45。/。。
示例4、阿拉伯糖级分使用黑曲霉发酵去除葡萄糖、半乳糖生成柠檬酸的具体工艺 参数如下其中的百分比数为质量百分比。
(1 )首先将葡萄糖的浓度调整到5~10%，阿拉伯糖级分折光浓度控制在20%~30%;
(2) 培养基硫酸铵0.05~1%，优选0.1%-0.3%;硫酸镁0.01 0.5%，优选0.05~0.08%， 玉米浆折干物质计0.01~1%，优选0.05~0.3%。；
(3) 工艺参数pH5~8，优选5.5 6.5;培养温度30 42。C，优选35~38°。；通气 量0.2~0.5 wm,发酵时间35~52 h。
其工艺控制要点是先用葡萄糖将黑曲霉培养至对数末期，然后，向发酵罐内补加浓 度为20~30%的阿拉伯糖级分；
(4) 转化结果葡萄糖去除率95.6~98.7%，半乳糖去除率82~89%，阿拉伯糖得率 94.6 98.3%，柠檬酸得率为卯~95%。
本步骤完成后，得到主要成分为阿拉伯糖的发酵液。 歩骤1313，除菌体
发酵液中含有菌体等固体杂质成分，而菌体中含有蛋白质，其在后续加热程序中发 生反应使得糖液颜色变深，影响产品质量，因此优选去除这些菌体。
在一个实施例中采用过滤或筛分设备，这些设备包括板框压滤机、纸板过滤机、 过滤机、水平过滤机、振动筛等能将发酵液中的菌体拦截掉的设备；在另一个实施例中 采用膜过滤的方法，膜过滤设备可以采用陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、有机管式 膜、平板膜等，优选采用陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、平板膜，截留尺寸为2500g/mol lpm，优选50 nm~l 在又一个实施例中先用板框压滤机过滤可以将发酵液中 大部分菌体及机械杂质去除，再经膜过滤，这样能够使膜的通量加大，防止堵塞膜，延 长膜的使用寿命。
进一步地，在一个优选实施例中，去除了菌体和大部分蛋白后的发酵液再加一次膜 过滤设备去除蛋白、色素、结晶抑制剂等杂质。所述膜过滤设备采用有机巻式膜、管式 膜等，优选采用有机巻式膜，截留尺寸为50 2500 g/mo1，优选50~400 g/mo1，最优选 100~300 g/mo1。去除蛋白是为了减轻后续工序因美拉德反应造成糖液颜色变深给后续 脱色造成的困难；去除色素也是为了减轻后续脱色带来的困难；结晶抑制剂主要是低聚 糖、胶体、蛋白等大分子物质，这里的低聚糖主要是指木聚糖，这些物质会使糖的后续 结晶困难，通过膜过滤能将这些结晶抑制剂去除而更利于糖的结晶。此套膜的使用将提 高本发明的产品质量稳定性、降低原料消耗、改善结晶晶型。
本发明的膜过滤设备可采用高分子有机膜或无机膜。通常用于本发明的高分子有机 膜包括但不限于例如聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚酯膜、聚砜膜、聚芳酰胺膜、聚乙烯 醇膜和聚哌嗪膜及其组合。常用的无机膜包括但不限于例如Zr02-和Al203-膜。膜的构
型选5例如赞式、巻式、中空纤维等。 步骤1314， L-阿拉伯糖的后处理
阿拉伯糖有8种立体异构体，常见的为(3丄-阿拉伯糖和(3-0-阿拉伯糖。天然的L-阿 拉伯糖很可能是由D-木糖被尿苷二磷酸衍生物经酶促异构化反应的结果。白然界D-阿 拉伯糖很少见，仅在某些细菌多糖中存在。本发明以下步骤中要提取的就是L-阿拉伯糖。
对发酵液的后处理步骤具体包括
① 脱色
经过膜过滤后的发酵液进行活性炭脱色。脱色是在带有搅拌器的脱色罐内进行的， 脱色温度不需要严格控制。活性炭加入量为2t 2y。wt。搅拌时间为0.5 2h。脱色工艺 方式有两种 一种是一次性加入足量的活性炭搅拌脱色、过滤；另一种是逆流式脱色工 艺，是本发明的优选方法，即分N次加入活性炭，其中N是大于或等于2的自然数，最后 一次即第N次脱色使用新炭，第N-1次使用第N次脱色后用过的旧碳，第N-2次使用第N-1 次脱色后用过的旧碳，每次脱色后均过滤，以此类推，第一次脱色过滤后的活性炭作为 固废回收。优选采用第二种工艺，该工艺可以大大减少成本。本步骤的脱色应该使得透 光达到90 98%。
② 除盐除盐的作用主要是净化糖液，去除发酵过程中加入的无机盐以及活性炭带入的盐 类。除盐一般采用离子交换的方式或者采用电渗析、EDI电除盐等工艺。在本发明的另 一些实施例中，在离子交换前可以加电渗析或EDI电除盐进行除盐，以减轻离子交换的 负荷。
③ 浓縮
除盐后的糖液浓度一般为10~20%，结晶时需将糖液浓缩至过饱和状态即50~85%的 糖浓。糖浓度在60%以下使用三效真空降膜蒸发器浓縮；糖浓度高于60%则使用真空单
效浓縮。
④ 结晶
浓縮后的糖液打入结晶槽。结晶槽为卧式带有搅拌装置及冷却降温装置的容器，搅 拌一般为双螺带式搅拌，结晶槽带有夹套和盘管，可以通入冷却介质和加热介质。阿拉 伯糖的结晶采用降温结晶的方式。从单效浓缩后糖膏的温度开始降温，控制降温速度每 小时降温0.1 3t);优选0.5 2t:;更优选55。C以上每小时降0.5。C，降至55'C以下，每小 时降rC。结晶槽搅拌转速控制在0.5 20rpm，优选0.5~5 rpm。晶种加入量占糖液质量 的0.5 10%。，优选1~5%。。控制好结晶前糖液的浓度及降温时间，使得结晶后糖膏中的 固体含量>20%，优选》40%。
由于结晶工艺本身是提纯净化的过程，因此阿拉伯糖的结晶次数至少为一次，优选 为2次。如果需要多次结晶时，要将上一次结晶的糖膏离心过滤后得到的糖重新溶解， 蒸发浓縮后再次结晶。
结晶结束后，得到含晶体的糖膏，然后再使用过滤式离心机将晶体糖与母液进行分 离。本发明得到的阿拉伯糖晶体纯度为98 99.8%。
(D干燥得到L-阿拉伯糖成品
过滤后的晶体糖经过干燥后水分《0.2%。
2、木糖级分的最后处理流程，参见图l。木糖级分的后处理包括三种处理方法—— D-木糖的后处理、化学加氢生产木糖醇以及生物发酵生产木糖醇，这二种方法是并列 的，可以择其一，也可以选择多个歩骤并行，根据实际需要进行。
步骤1321，去除发酵抑制物
与步骤1311完全相同。
步骤1322，发酵除杂糖
与步骤1312完全相同。步骤1323，除菌体该步骤与前述的步骤1313中的"除菌体"完全相同。本发明对除菌体后的发酵液，可进行以下两种后处理，最后分别得到的产品有D-木糖和木糖醇，这些后处理步骤具体包括 步骤13241， D-木糖的后处理 该步骤最后得到的产品是D-木糖。该步骤与步骤1314完全相同，只是处理的料液是木糖级分料液，不再重复说明。 本步骤结束后，得到D-木糖晶体纯度为98.5~99.8%。干燥后木糖晶体水分《0.2%。 步骤13242，化学加氢生产木糖醇传统的木糖醇加氢工艺是木糖用结晶的方式，首先必须提高纯度，再溶解后在雷尼 镍催化剂的作用下进行化学加氢。之所以必须需先提高木糖的纯度，是因为一方面提纯 后能够提高加氢的效率、降低氢气及催化剂的消耗，另一方面如果木糖纯度低，加氢后 杂质含量高，不利于木糖醇的提纯分离。而本发明经过色谱分离后的木糖级分再经过发酵去除杂糖后，纯度就已经能够达到 结晶木糖的纯度，可以省去木糖结晶的步骤，直接进行化学加氢。在一个具体实施例中，本发明的化学加氢生产木糖醇需要在雷尼镍催化剂的参与下进行加氢反应，其工艺技术条件如下雷尼镍催化剂加入量5% (占反应体系的质量百分比)；反应温度90~130°C;反 应压力4-12MPa;反应时间为2~4小时；催化剂循环次数5~20次。在一个优选实施例中，本发明的化学加氢生产木糖醇的方法进一歩包括首先对除菌体后的发酵液进行浓縮至糖浓度为30~50%左右，最优为40~50%。然后浓縮液在雷尼 镍催化剂的参与下进行加氢反应，最后分离催化剂一脱色一离交一浓缩一结晶一离心一 干燥得木糖醇成品。上述加氢及后处理操作均按照传统的工艺方式和设备操作，在此不 再详细阐述。最后得到的木糖醇成品符合GB13509-2005食品添加剂一木糖醇的各项理化指标的要求。另外，本发明还提出了一种生物发酵生产木糖醇的方法，参见图l。 生物发酵生产木糖醇的原理是:木糖料液在热带假丝酵母菌种的作用下可首先生成木糖醇，然后伴随着菌种的生长，发生进一步代谢将生成木酮糖等其他代谢产物，因此 为了提高木糖醇的产量，本发明采用了控制给氧量、以及控制热带假丝酵母菌的总菌数，降低木糖到木酮糖的代谢途径，其中本发明对于热带假丝酵母菌的总菌数的控制是通过 控制木糖料液中的葡萄糖含量来实现的。具体而言，本发明生物发酵生产木糖醇的方法是在步骤1321去除了发酵抑制物以 后，接着是以下步骤步骤1332，发酵脱除葡萄糖木糖级分去除葡萄糖等杂糖的发酵与步骤1322基本相同。所不同的是木糖醇发酵 前的脱杂糖主要是发酵去葡萄糖，使葡萄糖浓度控制0.1 5%的范围，优选0.1~2%之内。 控制葡萄糖浓度的手段有很多，包括但不限于通过控制发酵时间和/或改变通气量等。 可能含有的半乳糖可作为碳源进入木糖醇的发酵，所以该步骤不需要脱除半乳糖。在一个实施例中，木糖级分去除葡萄糖的菌种使用酿酒酵母，具体工艺参数如下(1) 首先将木糖级分的糖浓度调整到8~40%，优选10~35%;(2) 菌种培养基营养盐的组成为硫酸铵0.1~3.5%，优选0.5~2.5%;磷酸二氢钾0.1 5%，优选0.5~3%;硫酸镁0.05~4%，优选0.2~2%;玉米浆(折干物质计)0.5~20%， 优选1~10%。(3) 发酵工艺参数为pH: 3.5-5.5，温度25~45°C ，优选30~40°C;通气量0.2~0.8 wm。 经过10 28h的发酵，葡萄糖含量降至0.1~2%。步骤1333，分离发酵菌体 与步骤1313基本相同，只是处理的料液不同。 步骤1334，生物发酵生产木糖醇本发明生物发酵木糖生成木糖醇的菌种包括但不限于例如热带假丝酵母、白球似酵 母、莫格假丝酵母、季也蒙假丝酵母、异常汉逊酵母、扣囊复胶孢酵母、近平滑假丝酵 母和拟热带假丝酵母等。优选的采用热带假丝酵母、莫格假丝酵母、异常汉逊酵母。更 优选的采用热带假丝酵母、异常汉逊酵母。以下仅以热带假丝酵母菌种为例进行说明。去除菌体后的发酵液接入一株热带假丝酵母菌种对木糖进行发酵产生木糖醇，具体工艺条件如下，其中的百分比数为质量百分比(1 )将热带假丝酵母菌种按照以下种子培养基的配方及条件在一级种子罐内培养，将一级种子按照5~20%的接种量接入二级种子罐，按照以下种子培养基配方及培养条 件进行培养。将二级种于按照5~20%的接种量接入发酵罐按照以下第一批发酵培养基 及丄艺控制要求进行发酵。发酵结束后去除菌体，去除的菌体返M至K一批作为菌种进行发酵，R用发酵按照以下冋用发酵培养基及工艺控制进行。(2) 培养基及工艺控制a、 种子培养基及工艺控制麦芽浸粉0.5~2%，优选0.8 1.5%;酵母粉0.1~1%，优选0.2 0.6%;蛋白胨0.1~1%， 优选0.3~0.8%;葡萄糖0.5 2.5%，优选1~1.5%;木糖0.5~2.5%，优选l~1.5%，pH 5.0~7.5， 优选5.5 7.0;温度30 40。C，优选33-36。C;培养时间15 20h。b、 第一批发酵培养基及工艺控制本实施例中，预处理的糖液中葡萄糖含量为2%以下，优选在0.1 2%，折光浓度 20 30%,磷酸二氢铵0.1 1%，优选0.2~0.6%;磷酸二氢钾0.05~0.5%，优选0.1~0.3%; 硫酸镁0.005~0.02%，优选0.008~0.01%;玉米浆折干物质计0.5 2%，优选0.8~1.5%。工艺控制pH5 6;温度33 42。C;通气量0.1 2wm，优选0.3-1 vvm。当葡萄糖 的浓度在0.3%以上时，通过控制通气量，维持溶解氧在20%以上；当葡萄糖的浓度在 0.3%以下时，通过调节通气量，控制溶解氧在1%以下。c、 热带假丝酵母回用发酵培养基及工艺控制菌体是第一批发酵液经膜过滤或离心收集的全部菌体，预处理木糖级分(葡萄糖含 量在0.5%以下，优选0.1~0.5%)折光浓度20~30%，磷酸二氢铵0.05~0.3%，优选 0.08~0.15%;磷酸二氢钾0.1~0.3%，优选0.12~0.2%;硫酸镁0~0.1%，优选0~0.01°/0; 玉米浆折干物质计0.01~0.3°/。，优选0.02 0.2%;工艺控制pH5~6，温度33 42。C，通气量0.1 2wm，优选0.3-0.5 vvm;通过调 节通气量，控制溶解氧在1%以下，发酵时间22 38h。(3) 转化结果菌体回用批数6~12批，糖醇转化率65~75%。 步骤1335，除热带假丝酵母菌体木糖醉发酵液除菌体，在一个实施例中采用过滤或筛分设备，这些设备包括板框 压滤机、纸板过滤机、过滤机、水平过滤机、振动筛等能将发酵液中的菌体拦截掉的设 备；在另一个实施例中采用膜过滤的方法，膜过滤设备可以采用陶瓷膜、金属管式膜、 有机巻式胶、有机管式膜、平板膜等，优选采用陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、平 板膜，截留尺寸为2500g/mol Uim,优选50 nm 1 (im;在又 个实施例中料液先进入 板框压滤机再经过膜过滤设备去除菌体和大部分蛋白。上述膜过滤设备采用高分子有机膜或无机膜；通常用于本发明的高分子有机胶包括 但不限于例如聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚酯膜、聚砜膜、聚芳酰胺膜、聚乙烯醇膜和35聚哌嗪膜及其组合。常用的无机膜包括但不限于例如Zr02-和Al203-膜。膜的构型选自 例如钤式、巻式、中^!纤维等。
过滤后的菌体可以作为菌种接到下一批配好培养基的木糖糖液中，进行下一ffi:的发 酵。除菌后的木糖醇液接着进行进一步的色谱提纯或者直接进行脱色。
步骤1336，色谱提纯
在一个优选实施例中，本发明的生物发酵生产木糖醇的工艺在步骤1335和步骤1337 之间，增加一个色谱提纯步骤1336，对生物发酵后产生的木糖醇发酵液迸行提纯，然后 再进行步骤1337的木糖醇的后处理。具体如下
木糖醇发酵液经过步骤1335去除菌体、蛋白后浓缩， 一般浓縮至糖浓度在50~60%， 然后进入色谱分离设备对木糖醇进行进一步地分离提纯，经过色谱提纯后木糖醇纯度可 达到95%以上。这样做的优点是可使得后续处理得到的木糖醇成品纯度更高，可达99% 以上；同时使得木糖醇的结晶得率达到95%以上。
步骤1337，木糖醇的后处理
与步骤1314相同，只是结晶部分与木糖有所不同。
如果结晶前木糖醇的纯度能够达到94%以上，需用传统的真空浓縮结晶的方式。 真空浓縮结晶是一边真空蒸发浓缩一边进行结晶，真空浓縮后的糖膏放入结晶槽进行育 晶，最后用离心机将木糖醇晶体与母液分离。结晶前木糖醇的纯度在94%以下，则与 步骤1314相同，使用结晶槽。
最后得到的木糖醇晶体纯度》99%。
在上述本发明的第一技术方案中，对于脱除葡萄糖、半乳糖的各发酵工艺产生的副 产品如乙醇、D-核糖、柠檬酸等葡萄糖、半乳糖的发酵产物，本发明通过以下方式进 行分离去除乙醇等易挥发的产物在发酵液净化完毕后活性炭脱色之前先进入乙醇蒸馏 装置进行精馏回收。D-核糖、柠檬酸等不能挥发蒸馏的物质，由于生成的量相对于于木 糖、阿拉伯糖较少，因此可以通过结晶的方式作进行分离；或者用色谱分离的方式进行 分离提纯。优选用色谱分离的方式进行分离提纯。
第二技术方案(工艺流程框图见附图2):
通过比对图1和图2可明显看出，图2的技术方案与图1的方案很相似，主要的不同处 在于，图l的技术方案中是先进行色谱分离得到阿拉伯糖级分和木糖级分，再将"除发 酵抑制物"、"发酵除杂糖"、以及"除菌体"这三个步骤分别置于阿拉伯糖级分和木糖级分的处理流程中，而图2的技术方案则先进行"除发酵抑制物"、"发酵除杂糖"、以及"除菌体"这三个步骤，然后再通过色谱分离得到阿拉伯糖级分和木糖级分并进行后续处理。图l和图2的技术方案最后得到的产品都包括L-阿拉伯糖、D-木糖以及木糖醇。第二技术方案具体包括以下步骤步骤210，料液预处理
与第一技术方案的步骤uo相同，半纤维素水解液、木糖母液及含有五碳糖的农林废弃物废液经净化过滤后浓縮或者稀释至总糖糖浓在10~30%左右。步骤220，脱除发酵抑制物与步骤1311相同步骤230，发酵除杂糖
与步骤1312相同。经过本步骤处理后料液成为发酵液。步骤240，除菌体
与步骤1313相同。经过本步骤处理后料液成为总糖浓度在0~20%左右的糖液。步骤250，浓缩
经过除菌体后的发酵液进行蒸发浓縮至糖浓50~60%。在一个优选实施中，该浓縮歩骤前可以用离子交换、电渗析、电除盐等除盐方式进行除盐，以减轻由于离子在加热时与糖发生美拉德反应从而导致糖液颜色变深。
步骤260，色谱分离
在第二技术方案中，本步骤色谱分离与第一技术方案的步骤130的色谱分离基本相同。不同的是，因为糖液已经经过了步骤220、 230发酵并脱除了大部分的葡萄糖、半乳糖，剩余少量的葡萄糖、半乳糖分到各个级分的含量略有不同。所以步骤260的色谱分离只需要分离木糖及阿拉伯糖即可，分离工艺相对来说较容易。葡萄糖、半乳糖的发酵产物根据在色谱中的吸附程度而分到相应的级分中。
具体的经过色谱分离后出系统的料液为
总糖浓在50 60%左右，其中木糖纯度》60%的木糖待处理液进入色谱装置，出色谱分离系统的产品有如下所述(1)、 (2)、 (3)， (1)、 (2)、 (4)三种；或者(1)、 (2)、(3)、木糖峰前面的杂质级分，(1)、 (2)、 (4)、阿拉伯糖峰后面的杂质级分四种
(1) 木糖液级分木糖纯度>80%，折光浓度约在15~30%;
(2) 阿拉伯糖液级分阿拉伯糖纯度>50%，折光浓度在5~15%;
(3) D-核糖级分(图5，即在使用钙型色谱柱或者铅型色谱柱，在进行检测的HPLC
37谱图上阿拉伯糖峰后面的产品峰部分)折光浓度在1~8%;
(4)柠檬酸级分(即在使用钙型色谱柱或者铅型色谱柱，进行检测的HPLC谱图上木糖峰前面的产品峰部分)折光浓度在1~8%;
如图5本发明第二技术方案色谱分离前谱图所示，图中G—柠檬酸，B—葡萄糖，
C一木糖，D—阿拉伯糖，H—D-核糖。
1、阿拉伯糖级分的处理流程
步骤261， L-阿拉伯糖的后处理
与步骤1314相同。
本步骤结束后，得到阿拉伯糖晶体纯度为98~99.8%。干燥后阿拉伯糖晶体水分《0.2%。
然后是木糖级分的处理流程，可以包括以下三种处理方法，这三种方法是并列的，可以择其一，也可以选择多个步骤并行，根据实际需要进行。步骤262， D-木糖的后处理该步骤与步骤13241完全相同。
本步骤结束后，得到木糖晶体纯度为98.5 99.8%。干燥后木糖晶体水分《0.2%。步骤263，化学加氢生产木糖醇
该步骤与歩骤13242完全相同，经色谱分离后的木糖级分由于经过步骤230除杂糖的净化步骤以及步骤260分离出去阿拉伯糖，纯度会有明显提高。因此糖液可以在雷尼镍催化剂的存在下直接进行加氢反应，最后分离催化剂一脱色一离交一浓縮一结晶一离心—干燥得木糖醇成品，木糖醇符合GB13509-2005食品添加剂一木糖醇的各项理化指标的要求。。
另外，本发明还提出了一种生物发酵生产木糖醇的方法，参见图2。
生物发酵生产木糖醇的原理是:木糖料液在热带假丝酵母菌种的作用下可首先生成木糖醇，然后伴随着菌种的生长，发生进一步代谢将生成木酮糖等其他代谢产物，因此为了提高木糖醇的产量，本发明采用了控制给氧量、以及控制热带假丝酵母菌的密度，降低木糖到木酮糖的代谢途径，其中本发明对于热带假丝酵母菌的密度的控制是通过控制木糖料液中的葡萄糖含量来实现的。
具体而言，色谱分离后的木糖级分，接着是以下步骤
步骤2641，生物发酵生产木糖醇
该步骤与步骤1334基本相同。所不同的是由于本方案在色谱分离前已经在步骤230
38将糖液中的葡萄糖发酵掉，因此在进行生物发酵木糖醇时需按照各阶段的培养基并根据糖液中葡萄糖的含量，如果葡萄糖浓度不到0.1%，则补加葡萄糖使其浓度控制在0.1~5%的范围，优选0.1 2%之内。
步骤2642，除热带假丝酵母菌体
该步骤与步骤1335完全相同。
步骤2643，色谱提纯
该歩骤与步骤1336完全相同。
步骤2644，木糖醇的后处理
该步骤与步骤1337完全相同。
在上述本发明的第二技术方案中，对于脱除葡萄糖、半乳糖的发酵产生的副产品如乙醇、D-核糖、柠檬酸等葡萄糖、半乳糖的发酵产物，本发明通过以下方式进行分离
去除乙醇等易挥发的产物在发酵液净化完毕后活性碳脱色之前先进入乙醇蒸馏装置进行精馏回收。对于D-核糖、柠檬酸等不能挥发蒸馏的物质，发酵结束后直接进行色谱分离，D-核糖、柠檬酸等物质被分到除木糖、阿拉伯糖级分以外的其它级分中，并且在其它级分中占主要含量，通过结晶的方式进行提纯；或者用色谱分离的方式进行分离提纯。优选用色谱分离的方式进行分离提纯。
第三技术方案(工艺流程框图见附图3):
图3的技术方案与图2的相比，第三技术方案的发酵除杂糖只脱除葡萄糖，并保持一定的葡萄糖浓度以利于下一步发酵。脱除葡萄糖并去除菌体后直接接种热带假丝酵母进行木糖醇的发酵，最后使用色谱分离分离开木糖醇、阿拉伯糖及其它葡萄糖的发酵产品，第三技术方案具体包括以下步骤
步骤310，料液预处理
与第一技术方案的步骤110相同，半纤维素水解液、木糖母液、及含有五碳糖的农林废弃物废液经净化过滤后浓缩或者稀释至糖浓在10~30%左右。步骤320，脱除发酵抑制物与歩骤1311相同。步骤330，发酵脱除葡萄糖
与步骤1332相同，但只去除葡萄糖，不需要去除半乳糖。步骤340，除菌体与步骤1333相同。
步骤350，生物发酵生产木糖醇
与步骤1334相同。
步骤360，除热带假丝酵母菌体
与步骤1335基本相同，所不同的是-
1、 处理的料液不同。
2、 进一步地，在一个优选实施例中，去除了菌体和大部分蛋白后的发酵液再用膜过滤设备去除蛋白、色素、结晶抑制剂等杂质。所述膜过滤设备采用有机巻式膜、管式膜等，优选采用有机巻式膜，截留尺寸为50 2500g/mo1，优选50 400 g/mo1，最优选100~300 g/mo1。去除蛋白是为了减轻后续丁序因美拉德反应造成糖液颜色变深给后续脱色造成的困难；去除色素也是为了减轻后续脱色带来的困难；结晶抑制剂主要是低聚糖、胶体、蛋白等大分子物质，这些物质会使糖的后续结晶困难，通过膜过滤能将这些结晶抑制剂去除而更利于糖的结晶。此套膜的使用将提高本发明的产品质量稳定性、降低原料消耗、改善结晶晶型。
过滤后的菌体可以作为菌种接到下一批配好培养基的木糖糖液中，迸行下一批的发酵。除菌后的木糖醇液接着进行进一步的色谱提纯或者直接进行脱色。步骤370，浓缩
经过膜过滤后的发酵液进行蒸发浓縮至糖浓50 60%。所采用的设备与前述设备相同，不再赘述。在一个优选实施中，该浓縮步骤前可以用离子交换、电渗析、电除盐等除盐方式进行除盐，以减轻由于离子在加热时与糖发生美拉德反应从而导致糖液颜色变深。
步骤380，色谱分离
该步骤与步骤130基本相同。所不同的是由于色谱分离前去除了大部分的葡萄糖及半乳糖，剩余少量的葡萄糖、半乳糖分到各个级分的含量略有不同。并且葡萄糖、半乳糖的发酵产物根据在色谱中的吸附程度而分到相应的级分中。
具体的经过色谱分离后出系统的料液为-
糖浓在50~60%左右，其中木糖醇纯度》50%的木糖醇待处理液进入色谱装置，出色谱分离系统的产品有如下所述(1)、 (2)、 (3)， (1)、 (2)、 (4)三种；或者(1)、 (2)、(3)、阿拉伯糖峰前面的杂质级分，(1)、 (2)、 (4)、木糖醇峰后面的杂质级分四种(1)木糖醇级分木糖醇纯度>90%，折光浓度约在15~30%;(2) 阿拉伯糖液级分阿拉伯糖纯度>50%，折光浓度在5~15%;
(3) D-核糖级分折光浓度在1~8%;
(4) 柠檬酸级分折光浓度在1~8%;
如图6色谱图所示，图中G"柠檬酸，C一木糖，D—阿拉伯糖，I一木糖醇，H—D-核糖。
步骤381， L-阿拉伯糖的后处理
与步骤1314相同。只是处理的料液是阿拉伯糖级分料液，不再重复说明。本步骤结束后，得到阿拉伯糖晶体纯度为98 99.8%。干燥后阿拉伯糖晶体水分《0.2%。
步骤382，木糖醇的后处理
该步骤与歩骤1337完全相同。
在上述本发明的第三技术方案中，对于脱除葡萄糖、半乳糖的发酵产生的副产品如
乙醇、D-核糖、柠檬酸等葡萄糖、半乳糖的发酵产物，本发明通过以下方式进行分离
去除乙醇等易挥发的产物在发酵液净化完毕后活性炭脱色之前先进入乙醇蒸馏装置进行精馏回收。
如果是D-核糖、柠檬酸等不能挥发蒸馏的物质，可通过以下方式进行分离。本方案由于发酵结束后直接进行色谱分离，因此D-核糖、柠檬酸等物质被分到除木糖醇、阿拉伯糖级分以外的其它级分中。并且在其它级分中占主要含量，因此可以通过结晶的方式作进行提纯；或者，用色谱分离的方式进行分离提纯。优选用色谱分离的方式进行分离提纯。
以上通过具体实施例对本发明的原理及方法进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本发明书内容不应理解为对本发明的限制。
4权利要求
1、一种L-阿拉伯糖和木糖制品的生产方法，以农林废弃物的水解液、木糖母液和/或含有五碳糖的生产废液为原料，至少包括以下步骤(a)料液预处理，将所述原料处理为至少包括木糖、木聚糖、L-阿拉伯糖、葡萄糖、和半乳糖的总糖料液；(b)色谱分离，将所述总糖料液分离成为阿拉伯糖级分料液和木糖级分料液；(c)包括以下步骤(c1)和(c2)，(c1)除发酵抑制物，所述发酵抑制物是对发酵有抑制的杂质和杂菌；(c2)发酵除杂糖，所述杂糖至少包括葡萄糖、以及半乳糖；该两步骤或者置于步骤(b)的色谱分离之前对所述总糖料液进行处理、或者置于步骤(b)的色谱分离之后对所述阿拉伯糖级分料液和木糖级分料液分别进行以下两步骤的处理(d)最后对所述阿拉伯糖级分料液和木糖级分料液分别进行后处理得到L-阿拉伯糖和木糖制品。
2、 如权利要求1所述的方法，其特征是所述农林废弃物的水解液的料液预处理 包括下列步骤① 清洗去除所述农林废弃物表面的泥沙及碎屑；② 稀酸预处理用稀酸浸泡所述农林废弃物以去除杂质，所述稀酸浓度在0.05-0.15% wt，温度为110~130°C，处理时间为1 3小时；所述稀酸包括硫酸、盐酸、 磷酸、醋酸、硝酸或者这些酸中的某两种及两种以上的酸的混合液；③ 水解加入酸浓在0.5 l。/。wt的酸液，在温度128 132'C保温2.5小时；所述酸 液包括硫酸、盐酸、磷酸、醋酸、硝酸或者这些酸中的某两种及两种以上的酸的混合液；④ 中和首先将糖液加热到80 82。C，然后加入碳酸钙粉末，直到pH上升到3.3~3.6, 当无机酸在0.09 0.12% wt时，再加入活性炭；⑤ 第一次脱色首先将糖液降温到50 52'C，然后加入活性炭搅拌直到透光度达到 60~76%;⑥ 第一次除盐采用离子交换、电渗析或EDI电除盐方法将第一次脱色液中含有的灰分、盐、有机酸和无机酸予以去除；⑦ 第一次蒸发采用三效或四效降膜蒸发器将糖液浓度提高到26.0~28.0%;⑧ 第二次脱色加入活性炭搅拌；⑨第二次除盐采用离子交换、电渗析或EDI电除盐方法将第二次脱色液中含有的 灰分、盐、有机酸和无机酸予以去除。
3、 如权利要求2所述的方法，其特征是所述步骤⑥的第一次除盐采用的离子交 换是连续经过阳离子树脂交换、阴离子树脂交换以及阳离子树脂交换；所述步骤⑨的第二次除盐采用的离子交换选自以下方法其中之一 一种是先经阴离 子交换，再经阳离子交换；另一种是先经阳离子交换，再经阴离子交换；还有一种是阳 柱与阴柱串联起来使用，同时投入使用，同时进行再生。
4、 如权利要求2或3所述的方法，其特征是所述步骤⑤所述第一次脱色和步骤 ⑧所述第二次脱色分别采用逆流式脱色工艺分N次加入活性炭，其中N是大于或等 于2的自然数，最后一次即第N次脱色使用新炭，第N-l次使用第N次脱色后用过的 旧碳，第N-2次使用第N-1次脱色后用过的旧碳，以此类推，每次脱色后均过滤，第一 次脱色过滤后的活性炭作为固废回收。
5、 如权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征是所述农林废弃物是含有五碳 糖的农林废弃物，至少包括玉米芯、麦秸、甜菜渣、蔗渣、农作物秸秆、植物的茎叶根、 种皮。
6、 如权利要求1所述的方法，其特征是所述木糖母液和/或所述含五碳糖的废液 的预处理包括① 过滤先釆用机械过滤设备、再采用膜过滤设备进行过滤；所述机械过滤设备包 括板框压滤机、袋式过滤机、水平过滤机、精密过滤机以及过滤式离心机；所述膜过滤 设备包括陶瓷膜、金属膜、有机巻式膜以及管式膜，截留尺寸为100-5000 g/mol;② 除盐采用离子交换的方式或者采用电渗析、EDI电除盐方法。
7、 如权利要求6所述的方法，其特征是所述膜过滤设备为有机巻式膜，截留尺 寸为100^3000 g/mo1。
8、 如权利要求7所述的方法，其特征是所述机巻式膜截留尺寸为200~2500 g/mo1。
9、 如权利要求6-8任意一项所述的方法，其特征是所述含五碳糖的废液至少包 括造纸制浆过程中产生的废液、含有五碳糖的亚硫酸盐制浆废液、酸性亚硫酸盐制浆 废液、用酸将生物质浸煮或水解制得的溶液。
10、 如权利要求1-9任意一项所述的方法，其特征是所述步骤(b)的色谱分离 之前还包括浓縮步骤，将料液的糖浓度浓缩至50~60%。
11、如权利要求1-10任意一项所述的方法，其特征是在所述色谱分离步骤中， 所有进入色谱分离设备的所述总糖料液和工艺水通过孔径至少20 的过滤器去除固体微粒；所述总糖料液和工艺水保持温度不低于6(TC;洗脱剂为55 75'C的去离子水。
12、 如权利要求l-ll任意一项所述的方法，其特征是步骤(cl)中的所述发酵抑制 物包括杂质以及杂菌，其中的杂质包括带苯环的色素物质、大分子的色素、高分子化合 物、重金属离子、氯化物、胶体以及聚合物，其中的杂菌包括自然界空气中的酵母菌和 细菌；所述步骤(cl)的除发酵抑制物进一步包括以下步骤① 对于所述杂质中的带电离子、重金属离子、氯化物、及胶体，采用电去离子或离子交换的方法予以去除；② 对于所述杂质中的色素物质、高分子化合物、聚合物及杂菌，采用膜过滤、超滤 或者实消的方法予以去除。
13、 如权利要求12所述的方法，其特征是所述步骤①和②顺序或者任意排列，或者先步骤①后步骤②。
14、 如权利要求12或13所述的方法，其特征是所述步骤①采用电去离子系统， 所述电去离子系统包括EDI电除盐系统以及电渗析； .所述步骤②中的超滤方法选用无机膜或者高分子有机膜采用错流过滤的方式进行 过滤，所述无机膜截留尺寸30 500nm;所述高分子有机膜截留尺寸IOO(MOOOO g/mol; 所述步骤②中的膜过滤采用陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、有机管式膜或平板膜；所述步骤②中的实消方法是将所述料液加热至60 120'C行灭菌处理。
15、 如权利要求14所述的方法，其特征是所述步骤②中的超滤方法选用无机膜 截留尺寸在50~200 nm，高分子有机膜截留尺寸在1000~6000 g/mol;所述步骤②中的膜过滤采用有机巻式膜或管式膜，截留尺寸为500~2000 g/mol; 所述实消方法将料液加热至80 115'C进行灭菌处理。
16、 如权利要求14或15所述的方法，其特征是所述高分子有机膜包括聚醚砜 膜、磺化聚醚砜膜、聚酯膜、聚砜膜、聚芳酰胺膜、聚乙烯醇膜和聚哌嗪膜及其组合； 所述无机膜包括Zr02-和Al203-膜；所述膜的构型包括管式、巻式及中空纤维。
17、 如权利要求1-16任意一项所述的方法，其特征是所述步骤(c2)的发酵除杂糖 的步骤所产副产品包括乙醇、D-核糖和/或拧檬酸，所述步骤(c2)包括以下方法的其中之一① 使用菌种在厌氧条件下发酵葡萄糖、半乳糖生成乙醇；② 使用菌种在好氧条件下发酵葡萄糖、半乳糖生成乙醇、二氧化碳和水；③ 使用莽草酸缺陷型枯草芽孢杆菌在好氧条件下发酵葡萄糖、半乳糖生成D-核糖； 使用黑曲霉发酵葡萄糖、半乳糖生成柠檬酸；其中所述方法①和②中的菌种选自以下之一酿酒酵母、面包酵母、葡萄汁酵母、 薛瓦酵母、异常汉逊酵母、洛格酵母或卡尔波斯酵母。
18、如权利要求17所述的方法，其特征是所述步骤(c2)的四种方法分别进一步包括以下步骤，其中的百分比数为质量百分比 方法①(a) 首先将料液的糖浓度调整到10^40%;(b) 发酵培养基的组成为尿素或硫酸铵0.01~0.5%，磷酸二氢钾0.0~0.5%，硫 酸镁0.01~0.4%;(c) 发酵工艺参数pH: 2.5 5，温度33 45。C，不通空气或发酵开始时通入0.1 0.3 vvm 的空气，当菌体浓度达到108个/mL时，停止通空气，进行厌氧发酵；发酵时间8 22小 时；(d) 最后得到葡萄糖转化率97.15 98.5。/。，半乳糖去除率35 55。/。，乙醇得率98~99%, 阿拉伯糖或木糖得率％~100%;方法②问首先将料液的糖浓度调整到8~30%;(b) 菌种培养基的组成为硫酸铵0.1~3.5%，磷酸二氢钾0.1 5%，硫酸镁0.05 4%，玉米浆折干物质计0.5~20%;(c) 发酵工艺参数为pH: 3.5~5.5，温度25 45。C，通气量0.2~0.5 wm，发酵时间10~28 小时；(01)最后得到葡萄糖去除率为95%~98%，半乳糖去除率为50%~70%，乙醇得率 90~95%，阿拉伯糖或木糖得率96~100%;方法(D:(a)培养基及培养条件斜面培养基葡萄糖0.5~2%，蛋白胨0.4 2%，酵母膏0.1~1%，氯化钠0.1~1.2%，琼 月旨0.8~3%， pH6.0~8.0，培养温度30 4(TC，培养时间12 36小时；种子培养基葡萄糖1 3%,玉米浆折干物质计1~3.5°/。，酵母膏0.1~1%，磷酸氢二 钾0.1 1%，磷酸二氢钾0.1~0.8%， pH 6.0-8.0,培养温度3(K4(TC，培养时间10 32小时；发酵培养基葡萄糖5-15%，玉米浆折干物质计1~5%，硫酸铵0.2~1.5%，硫酸锰 0.001~0.1%，碳酸鈣1~6%，料液的培养体系中终折光浓度5 10%， pH6.0~8.0，培养温 度30 40'C，培养时间30 90小时；(b) 工艺参数料液发酵开始时加入或者当发酵进行到葡萄糖的浓度在0.5%时，采用 流加的方式加入；(c) 最后得到葡萄糖去除率96 98.5。/。，半乳糖去除率80~90%，阿拉伯糖或木糖得率 94 98%， D-核糖得率35 45o/。；方法 :(a) 首先将葡萄糖浓度调整到5~10%，料液折光浓度控制在20%~30%;(b) 培养基硫酸铵0.05~1%，硫酸镁0.01 0.5%，玉米浆折干物质计0.01 1%;(c) 发酵工艺参数pH 5~8，培养温度30~42°C，通气量0.2~0.5 wm，发酵时间35~52 小时，先用葡萄糖将黑曲霉培养至对数末期，然后，向发酵罐内补加浓度为20 30%的 料液，转化率为92~95%;(d) 最后得到葡萄糖去除率95.6 98.7M，半乳糖去除率82~89%，阿拉伯糖或木糖得 率94.6~98.3%，拧檬酸得率为90~95%。
19、 如权利要求1-18任意一项所述的方法，其特征是所述步骤(c2)后还包括分离菌体的方法通过过滤或筛分方法、或第一次膜过滤方法、或先采用过滤或筛分再通过第一次膜过滤方法去除发酵液中的菌体；所述过滤或筛分设备包括板框压滤机、纸板过滤机、过滤机、水平过滤机、以及 振动筛；所述第一次膜过滤设备包括陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、有机管式膜、以 及平板膜，截留尺寸为2500 g/mol~l pm。
20、 如权利要求19所述的方法，其特征是所述先采用过滤或筛分再通过第一次 膜过滤方法还包括第二次膜过滤步骤，所述第二次膜过滤设备包括有机巻式膜、管式膜。
21、 如权利要求19或20所述的方法，其特征是所述第一次膜过滤设备采用陶瓷 膜、金属管式膜、有机巻式膜或平板膜，截留尺寸为50nm 1 所述第二次膜过滤 设备采用有机巻式膜，截留尺寸为50 2500g/mo1。
22、 如权利要求19、 20或21所述的方法，其特征是所述第一次膜过滤设备和所 述第二次膜过滤设备采用高分子有机膜或无机膜；所述高分子有机膜包括聚醚砜膜、 磺化聚醚砜膜、聚酯膜、聚砜膜、聚芳酰胺膜、聚乙烯醇膜和聚哌嗪膜及其组合；所述 无机膜包括Zr02-和八1203-膜；所述膜的构型包括管式、巻式及中空纤维。
23、 如权利要求1-22任意一项所述的方法，其特征是所述木糖级分料液的后处理包括以下步骤的一个或多个 . D-木糖后处理，提取出D-木糖；化学加氢，生产木糖醇； 生物发酵，生产木糖醇。
24.如权利要求1或23所述的方法，其特征是所述阿拉伯糖级分料液的后处理 步骤、与所述D-木糖后处理步骤相同，分别对除菌体后的所述阿拉伯糖级分料液和所 述木糖级分料液迸行下列步骤① 脱色采用活性炭，加入量为2%。~2% Wt，搅拌时间为0.5 2小时；② 除盐采用离子交换、电渗析和/或EDI电除盐方式；③ 浓縮将所述阿拉伯糖级分料液、或所述木糖级分料液浓縮至过饱和状态即 50~85%的糖浓度；④ 结晶包括至少一次结晶；⑤ 干燥分别得到L-阿拉伯糖成品或D-木糖成品。
25、 如权利要求24所述的方法，其特征是所述步骤①脱色具体采用以下方式之 一 一种是一次性加入足量的活性炭搅拌脱色、然后过滤；另一种是逆流式脱色工艺 分N次加入活性炭，其中N是大于或等于2的自然数，最后一次即第N次脱色使用新 炭，第N-l次使用第N次脱色后用过的旧碳，第N-2次使用第N-l次脱色后用过的旧 碳，每次脱色后均过滤，以此类推，第一次脱色过滤后的活性炭作为固废回收。
26、 如权利要求24所述的方法，其特征是所述步骤②除盐包括先采用电渗析 或EDI电除盐、然后再离子交换进行除盐。
27、 如权利要求24所述的方法，其特征是所述步骤③浓縮具体包括所述料液 的糖浓度在60%以下使用三效真空降膜蒸发器浓缩；所述料液的糖浓度高于60%则使用 真空单效浓縮。
28、 如权利要求24所述的方法，其特征是所述步骤(D结晶包括两次或两次以上 的结晶，每次结晶要将上一次结晶的糖膏离心过滤后得到的糖重新溶解，蒸发浓缩后再 次结晶；其中每次结晶包括将浓縮后的料液打入卧式带有搅拌装置及冷却降温装置的 结晶槽，采用降温结晶的方式，控制降温速度每小时降温0.1 3t:;或在温度55t:以上 时每小时降0.5'C，待温度降至55'C以下时则每小时降rc;所述结晶槽搅拌转速控制 在0.5-20 rpm;晶种加入量占糖液质量的0.5~10%0。
29、 如权利要求23所述的方法，其特征是:在所述化学加氢生产木糖醇的步骤中 除菌体后的所述木糖级分料液在雷尼镍催化剂的参与下进行加氢反应，加入占反应体系 的质量百分比为5。/。的雷尼镍催化剂；反应温度为90 130°C;反应压力为4~12 MPa; 反应时间为2~4小时；催化剂循环次数为5~20次。
30、 如权利要求29所述的方法，其特征是在所述化学加氢生产木糖醇的歩骤之前还包括将所述木糖级分料液浓缩至糖浓度为30~50%，然后再在雷尼镍催化剂的参与下进行加氢反应。
31、 如权利要求29所述的方法，其特征是所述木糖级分料液加氢反应后还进行以下步骤分离催化剂、脱色、离子交换去除杂质、浓縮、结晶、最后干燥得木糖醇成a叩o
32、 如权利要求23所述的方法，其特征是所述生物发酵生产木糖醇的步骤或者置于步骤(b)的色谱分离之前对所述总糖料液进行生物发酵、或者置于步骤(b)的色谱分离之后对所述木糖级分料液进行生物发酵，在上述两种情况下所述生物发酵生产木糖醇的歩骤还要置于所述步骤(C2)发酵除杂糖之后；所述生物发酵生产木糖醇的步骤具体包括以下步骤首先接入生物发酵菌种对木糖进行发酵产生木糖醇，然后待发酵结束后再去除所述生物发酵菌种的菌体，最后对木糖醇进行后处理得到木糖醇成品；所述生物发酵菌种包括热带假丝酵母、白球似酵母、莫格假丝酵母、季也蒙假丝酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母、近平滑假丝酵母和拟热带假丝酵母。
33、 如权利要求32所述的方法，其特征是所述生物发酵菌种采用热带假丝酵母；所述生物发酵生产木糖醇的方法进一步包括以下步骤，其中的百分比数为质量百分比-(1) 将热带假丝酵母菌种按照以下种子培养基的配方及条件在一级种子罐内培养，将一级种子按照5~20%的接种量接入二级种子罐按照以下种子培养基配方及工艺控制要求进行培养；将二级种子按照5~20%的接种量接入发酵罐，按照以下第一批发酵培养基及工艺控制要求进行发酵；发酵结束后分离菌体与发酵液，分离出的菌体作为菌种返回至下一批料液进行发酵，回用发酵按照以下回用发酵培养基及工艺控制要求进行；(2) 培养基及工艺控制要求a、 种子培养基及工艺控制要求麦芽浸粉0.5~2%，酵母粉0.1~1%，蛋白胨0.1~1%，葡萄糖0.5~2.5%，木糖0.5 2.5%，pH5.0~7.5，温度30 4(TC，培养时间15 20小时；b、 第一批发酵培养基及工艺控制要求预处理的糖液的葡萄糖含量在2%以下，折光浓度20~30%，磷酸二氢铵0.1 1%,磷酸二氢钾0.05 0.5，硫酸镁0.005-0.02%，玉米桨折干物质计0.5~2%;工艺控制pH5 6;温度33 42。C;通气量0.1 2vvm，当葡萄糖的浓度在0.3%以上时，通过控制通气量，维持溶解氧在20%以上；当葡萄糖的浓度在0.3%以下时，通过调节通气量，控制溶解氧在1%以下；c、热带假丝酵母回用发酵培养基及工艺控制要求-菌体是第一批发酵液经膜过滤或离心收集的全部菌体，预处理的糖液的葡萄糖含量 在0.5%以下，折光浓度20 30%，磷酸二氢铵0.05~0.3%，磷酸二氢钾0.1~0.3%,硫酸 镁0~0.1%，玉米浆折干物质计0.01~0.3%;工艺控制要求pH5~6，温度33 42'C，通气量0.1 2wm，通过调节通气量，控制 溶解氧在1%以下；(3)技术指标菌体回用批数6 12批，糖醇转化率65~75%，发酵时间22 38小时。
34、 如权利要求32或33所述的方法，其特征是对于所述生物发酵，如果所述步 骤(c2)置于步骤(b)的色谱分离之后，则所述步骤(c2)发酵除杂糖的步骤通过对所述木糖 级分料液使用酿酒酵母进行发酵而去除葡萄糖，进一步包括以下步骤，其中的百分比数 为质量百分比(1) 首先将木糖级分的糖浓度调整到8~40%;(2) 菌种培养基营养盐的组成为硫酸铵0.1~3.5%，磷酸二氢钾0.1 5%，硫酸镁.-0.05 4%，玉米浆折干物质计0.5~20%;(3) 发酵工艺参数为温度25 45。C， pH: 3.5 5.5，通气量0.2 0.8 wm，发酵时间 为10-28小时，葡萄糖含量降至0.1~2%。
35、 如权利要求32、 33或34所述的方法，其特征是所述待发酵结束后再去除所 述生物发酵菌种的菌体的步骤包括以下方法中的其中之一① 釆用过滤或筛分设备去除所述发酵结束后的糖液中的菌体；② 采用膜过滤的方法去除所述发酵结束后的糖液中的菌体；③ 所述发酵结束后的糖液先进入过滤或筛分设备再经过膜过滤设备去除菌体和蛋白；上述方法中，所述过滤或筛分设备包括板框压滤机、纸板过滤机、过滤机、水平 过滤机、或振动筛；所述膜过滤设备包括陶瓷膜、金属管式膜、有机巻式膜、有机管式 膜或平板膜，所述膜的截留尺寸为250〖)g/moW
36、 如权利要求35所述的方法，其特征是所述膜过滤设备采用高分子有机膜或 无机膜；所述高分子有机膜包括聚醚砜膜、磺化聚醚砜膜、聚酯膜、聚砜膜、聚芳酰 胺膜、聚乙烯醇膜和聚哌嗪膜及其组合；所述无机膜包括Zr02-和Al20r膜；所述膜 的构型包括管式、巻式及中空纤维。
37、 如权利要求32 36中任意一项所述的方法，其特征是接入所述生物发酵菌种之前采用以下方法之一使葡萄糖浓度控制在0.1 5%的范围①在所述(c2)发酵除杂糖步骤中通过控制发酵时间和/或改变通气量将葡萄糖浓度 调整在5%以下； 如果葡萄糖浓度不到0.1%，则补加葡萄糖。
38、 如权利要求36所述的方法，其特征是所述葡萄糖浓度控制在0.1~2%的范围。
39、 如权利要求32 38中任意一项所述的方法，其特征是所述去除生物发酵菌种 的菌体的步骤之后还包括对木糖醇进行色谱提纯，使木糖醇纯度达到95%以上。
40、 如权利要求32 39中任意一项所述的方法，其特征是在所述生物发酵步骤中 所述对木糖醇的后处理步骤除了其中的步骤④结晶不同外，其余步骤与权利要求24~28 所述相同，所述木糖醇的后处理的步骤④包括如果结晶前木糖醇的纯度达到94%以上，则采用一边真空蒸发浓缩一边进行结晶的 方式，最后得到木糖醇成品；如果结晶前木糖醇的纯度低于94%，则与权利要求24 28 所述相同。
全文摘要
一种L-阿拉伯糖和D-木糖制品的生产方法，同时副产乙醇或D-核糖或柠檬酸。以农林废弃物的水解液、木糖母液和/或含有五碳糖的生产废液为原料，包括步骤(a)料液预处理；(b)色谱分离，将料液分离成为阿拉伯糖级分料液和木糖级分料液；(c1)除发酵抑制物，所述发酵抑制物是对发酵有抑制的杂质和杂菌；(c2)发酵除杂糖，所述杂糖至少包括葡萄糖以及半乳糖；(d)最后对所述阿拉伯糖级分料液和木糖级分料液分别进行后处理得到L-阿拉伯糖和木糖制品。其中(c1)和(c2)或置于步骤(b)的色谱分离之前，或置于步骤(b)之后。本发明生产成本低、效率高，适合于大规模工业化生产。
文档编号C07H3/02GK101665523SQ20091001879
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者唐一林, 孟凡超, 茜 张, 江成真, 韩文彬, 马军强, 高绍丰 申请人:济南圣泉集团股份有限公司