一种木质纤维素的预处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109055440A(43)申请公布日2018.12.21(21)申请号201811079883.4(22)申请日2018.09.17(71)申请人天津科技大学地址300457天津市经济技术开发区第十三大街29号(72)发明人钟成韩琳洁刘正贾士儒谢燕燕(51)Int.Cl.C12P7/10(2006.01)C12P19/14(2006.01)C12P19/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种木质纤维素的预处理方法(57)摘要本发明公开了一种木质纤维素的预处理方法，该方法包括以下步骤：(1)将木质纤维素原料进行粉碎，粉碎后粒径为20～80目，密封保存；(2)将步骤(1)所得的木质纤维素原料置于密封反应器中，固液比为1∶10～1∶20，反应温度为120-200℃，反应时间为5～60min。(3)将步骤(2)所得的预处理物料依次进行漂洗除杂处理，挤压脱水处理和与碱液体混匀处理。(4)将步骤(3)所得的预处理残渣进行成分分析和电镜扫描。(5)将步骤(3)所得的预处理残渣进行酶解。本发明利用高压热水预处理方法，破坏木质纤维素的顽固性结构，从而提高半纤维素的回收率和木质纤维素酶解效率，降低成本，是一种高效无污染的预处理方法。CN109055440ACN109055440A权利要求书1/1页1.一种木质纤维素的预处理方法，包括以下步骤：(1)以木质纤维素为原料，用粉碎机进行粉碎，粉碎后粒径为20-80目，密封保存。(2)将步骤(1)所得的木质纤维素原料烘干至恒重，置于高压热水密闭反应器中，加入蒸馏水，保持固液比为1∶10-1∶20，反应温度为120-200℃，反应时间为5-60min。(3)将步骤(2)所得的预处理物料依次进行漂洗除杂处理，挤压脱水处理，然后进行晾干，将晾干后的物料与碱液体混匀处理。(4)将步骤(3)所得的预处理物料及未处理前物料进行成分分析，成分分析参照美国可再生能源实验室(NREL)的两步酸水解实验方法进行测定。(5)将步骤(2)所得的预处理物料及未处理前物料进行电镜扫描，观察预处理前后纤维素底物的表面结构。样品观察前先喷金处理，电压5-15kV。(6)将步骤(2)所得的预处理物料及未处理前物料进行酶解，酶解反应的总体积为20mL，在100mL的三角瓶中进行，葡聚糖负荷设置为1％，酶解反应温度为50℃，摇床转速200rpm。2.根据权利要求1所述的一种木质纤维素的预处理方法，其特征在于，木质纤维素原料为农作物秸秆或落叶灌木，来源广泛。3.根据权利要求1所述的一种木质纤维素的预处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述木质纤维素原料粉碎后粒径为20-80目。4.根据权利要求1所述的一种木质纤维素的预处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述固液比为1∶10-1∶20，反应温度为120-200℃，反应时间为5-60min。5.根据权利要求1所述的一种木质纤维素的预处理方法，其特征在于，步骤(3)中所述的漂洗除杂液体为水，挤压脱水时控制物料的含水量为10％左右，所述的碱液体为碳酸氢钠、氢氧化钠等。6.根据权利要求1所述的一种木质纤维素的预处理方法，其特征在于，步骤(5)中所述的酶解条件为葡聚糖负荷为1％，酶解反应温度为50℃，摇床转速200rpm。2CN109055440A说明书1/5页一种木质纤维素的预处理方法技术领域[0001]本发明属于生物工程和农业废弃物综合利用领域，涉及一种木质纤维素预处理方法。背景技术[0002]生物乙醇被认为是最有前景的生物能源之一，是一种环境友好型且可再生能源。第一代燃料乙醇，主要以玉米等粮食作物为原料，但是出现了与人争粮，与粮争地的问题。近年来，第二代燃料乙醇逐渐崛起，生产原料主要是农林业废弃物-木质纤维素。木质纤维素生物质是一种可再生的能源资源，来源广泛，数量多，价格低。[0003]木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，木质素对纤维素和半纤维素形成包裹，半纤维素则以无定型态的形式附着在纤维素周围，且纤维素自身存在着高度结晶性和木质化，阻碍了酶与纤维素的直接接触，酶解效率低。采用预处理可以消除木质素和半纤维素对纤维素的包裹，破坏纤维素的晶体结构，增大纤维素与酶的接触面积，提高糖收率及酶解效率。经济可行性分析的结果表明，预处理过程操作的成本占整个纤维素乙醇成本的16％-19％。[0004]常见的纤维素预处理技术有物理法，化学法，生物法以及几种预处理方法的综合法。物理法主要包括机械破碎法、微波处理法和辐射处理法等，化学方法包括酸水解、碱水解、氨处理以及臭氧处理等，生物法包括白腐菌、褐腐菌以及软腐菌等处理，综合方法包括蒸汽爆破，AFEX和高温机械粉碎等。不同预处理过程对生物质的结构成分去除程度