世界首例山毛榉木聚糖工艺开发，2025年将建成榉木生物精炼厂

来源： 弗劳恩霍夫化学生物技术过程中心 (CBP)

随着 Xylosolv （ 山毛榉木材）制备高价值产品研究项目的成果， 世界上首个 基于 山毛榉木材中提取木聚糖（Xylan）的工业提取工艺 即将实施。该项目由 Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe eV (FNR) 和联邦食品和农业部 (BMEL) 资助，进一步开发了一种山毛榉木材的 水热分离工艺 ，因此高纯度碳水化合物也可以大规模高效提取。

山毛榉木材与木聚糖

项目名称：

XyloSolv – 从山毛榉木材中生产高价值中间体的连续提取工艺；

项目合作伙伴：

HV-Polysaccharides GmbH & Co.KG, Bucha

Glatt Ingenieurtechnik GmbH

从山毛榉木材中分离高纯度木聚糖已经在实验室取得成功。然而，效率仍然很低，因此只能使用10%的生物质，并且积累了大量的水提取残留物。

因此， 弗劳恩霍夫化学生物技术过程中心 (CBP)、HV-Polysaccharides (HVP)公司 和 Glatt Ingenieurtechnik (GIT) 公司 的研究人员共同优化了这一分离过程并将其转移到 中试工厂规模 ，从而在该过程中， 除木聚糖外，还可以使用其他木质成分，如木质素和纤维 。

图1：木聚糖提取耦合残料利用的工艺方案

图2：耦合残料利用的木聚糖回收工艺示意图。

木聚糖 和 木质素 是山毛榉木材的成分 。它们作为细胞壁的半纤维素和木质纤维素作为支持组织。如果这些难溶性碳水化合物可以非常纯净地提取出来，那么它们作为药物原料是令人感兴趣的。其潜在的应用领域是 治疗肥胖症、糖尿病、血栓形成、皮炎、病毒感染和癌症 。含有木质素的制剂已经为治疗腹泻的药物获得批准铺平了道路。

在显微镜下，它类似于棉球，但却是高度纯净的干燥木聚糖颗粒。由于非常好的倾倒性、高干含量和无尘，因此可以很好地加工。

资料来源：Glatt Engineering GmbH

在之前的一个研究项目中，来自图林根州的 HV-多糖 (HVP) 开发了一种水热工艺，利用该工艺可以以前所未有的质量提取木聚糖。这使得碳水化合物作为活性药物成分的原材料变得有趣，并 承诺非常高的市场价格。

位于 Leuna 的弗劳恩霍夫化学生物技术工艺研究所 (CBP) 与 Linde Dresden Engineering GmbH 合作开发了 Organicosolv 工艺，该工艺可以在相应的高温下仅使用水和酒精从山毛榉木材中提取高纯度木质素，并且压力水平。

在 Xylosolv 项目中，这两个过程将被耦合，各个过程步骤将在弗劳恩霍夫 CBP 的生物精炼中试工厂的众多测试系列中进行优化。 然后，目标是在这些结果的基础上，为经济地实施组合工艺奠定基础，并将其转移到相应的工厂概念中。

经过两年的项目期，合作伙伴可以取得不错的成绩。尽管最初设想的连续过程由于缺少所需的木聚糖规格而无法实施，但研究人员仍然能够开发一种从山毛榉木材中提取目标成分的多阶段工艺，该工艺可以精确控制性能并实现高木聚糖产量和节省有机溶剂的使用。

在水的帮助下从山毛榉木材中提取木聚糖的原理早已为人所知，但由于该过程的复杂性，尚未在工业规模上进行 。过去，用于获取山毛榉木木聚糖的工艺反复导致所生产的木聚糖质量波动，因此其用途，特别是作为生产活性药物成分的原料受到质疑。此外，由于环境、职业和健康保护方面的考虑，以前的制造工艺不再是最新的。加工制药公司目前依赖使用剩余库存。

由于 的积极项目成果， HVP 现在计划于 2025 年在 Bucha 工厂的第一家由山毛榉木材制成的木聚糖Xylan生产工厂实施该工艺 。该项目由联邦食品和农业部 (BMEL) 通过项目管理机构 Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe eV (FNR) 资助。最终报告可在 fnr.de 上获得，授权号为 22021218。

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