專利名稱：一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，尤其涉及以玉米芯、秸稈、稻草 等植物木質(zhì)纖維素為原料，采用高壓瞬時(shí)蒸汽爆破技術(shù)進(jìn)行原料預(yù)處理，利用復(fù)合酶技術(shù) 制備高品質(zhì)功能糖(木糖、低聚木糖)，剩余廢渣先生產(chǎn)高分子材料(酶解木質(zhì)素)，再進(jìn)一 步生產(chǎn)纖維素乙醇，廢液用于生產(chǎn)沼氣發(fā)電回用于生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)資源的高附加值的綜合 利用工藝。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，能源問題已是當(dāng)今世界各國在發(fā)展過程中所面臨的主要問題，已成為制約 世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度和影響地區(qū)穩(wěn)定的主要因素之一。在我國，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源 資源供需的結(jié)構(gòu)性矛盾進(jìn)一步凸現(xiàn)出來，能源資源的短缺將成為制約我國經(jīng)濟(jì)升級(jí)和跨越 式發(fā)展的主要因素之一；同時(shí)，由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不合理和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后，大量工業(yè) 垃圾和生活垃圾引發(fā)的城市和農(nóng)村生產(chǎn)和生活環(huán)境惡化的問題也進(jìn)一步顯現(xiàn)出來。因此， 在能源資源嚴(yán)重短缺和生態(tài)環(huán)境問題日趨突出的雙重背景下，生物質(zhì)原料的清潔型綜合利 用產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，又是石油資源不夠豐富的國家。把我國豐富的生物質(zhì)資源 充分并高效利用是我們實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要保證。然而隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，生態(tài) 環(huán)境破壞日為嚴(yán)重，同時(shí)人類的環(huán)保意識(shí)不斷提升，清潔型的高質(zhì)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)彰顯優(yōu) 勢。但目前，在我國，對(duì)于生物質(zhì)原料的處理存在利用率低、未綜合利用、污染大等缺陷，急 需一種能夠?qū)崿F(xiàn)資源的高附加值的綜合利用的工藝。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其對(duì)生 物質(zhì)原料的利用率高，能夠?qū)崿F(xiàn)綜合利用，且污染小。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明是利用高壓瞬時(shí)蒸汽爆破技術(shù)預(yù)處理原料，用酶解技術(shù)處理爆破物制備高 純度低聚木糖、纖維乙醇和木質(zhì)素，其具體內(nèi)容如下(一 )處理(1)蒸汽爆破將生物質(zhì)原料粉碎至10目以下，進(jìn)行蒸汽爆破，爆破條件為爆破 壓力1. 5Mpa 3. 5Mpa，爆破時(shí)間為30s 120s ；(2)調(diào)漿汽爆后，對(duì)所得到的物料按固(干基)液(水)比1 (5 8)進(jìn)行配 料，調(diào)節(jié)pH為3. 0 7. 0，攪拌均勻，為酶解做準(zhǔn)備；(3)酶解向上述調(diào)漿完畢的物料中加入10IU/g 20IU/g木聚糖酶，進(jìn)行酶解得 到粗糖液，酶解溫度30°C 70°C ；酶解時(shí)間4 20小時(shí)，酶解后，低聚木糖純度達(dá)到80% 以上；(4)渣液分離酶解結(jié)束后，進(jìn)行渣液分離，得到糖液和糖渣，其中，糖液中，糖液固形物占總質(zhì)量的2% 8% ；糖渣中含水量為60% 80% ；糖液用于制備低聚木糖，糖渣 用于制備木質(zhì)素和纖維乙醇，制備后的廢液、廢渣可用于沼氣發(fā)電。所述制備低聚木糖的步驟如下(二)制備低聚木糖(1)凈化利用活性炭對(duì)糖液進(jìn)行脫色，利用離子交換樹脂進(jìn)行吸附以除去糖液 中的鹽分等雜質(zhì)，使物料得到凈化；脫色、吸附后，透光在70%以上，調(diào)節(jié)pH至3 7 ；(2)納濾上述凈化好的糖液用現(xiàn)有納濾設(shè)備進(jìn)行提純，納濾條件溫度20 40°C，糖液濃度15% 30%，pH 3 7 ；納濾后，低聚木糖的含量達(dá)到95%以上；(3)濃縮將納濾后的糖液濃縮，得到低聚木糖成品。所述制備木質(zhì)素的步驟如下(三)制備木質(zhì)素(1)配料將糖渣和工藝水按照固液比1 (5 8)進(jìn)行配料，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié) 堿度為 8%，攪拌均勻；(2)提取在攪拌的條件下將上述配好的物料升溫至50°C 100°C，保溫提取1 5小時(shí)，使木質(zhì)素充分溶出；(3)渣液分離上述提取結(jié)束后，進(jìn)行渣液分離，得到粗木質(zhì)素溶液和木質(zhì)素渣， 木質(zhì)素渣的含水量為60 % 80 %，用于制備纖維乙醇；(4)沉降將粗木質(zhì)素溶液升溫至50°C 100°C，加入鹽酸調(diào)節(jié)其pH為2 7，使 之充分沉降；(5)分離洗滌上述沉降好的木質(zhì)素進(jìn)行分離，并用水沖洗，得到高純木質(zhì)素濕 料，其含水量為60% 80% ；(6)氣流干燥木質(zhì)素濕料用氣流干燥機(jī)干燥，即得木質(zhì)素。所述制備纖維乙醇的步驟如下(四)制備纖維乙醇(1)配料將糖渣或木質(zhì)素渣，和工藝水按照固液比1 (5 9)進(jìn)行配料，加入 酵母 lKg/T-10Kg/T ；(2)酒發(fā)酵對(duì)上述配制好的物料進(jìn)行發(fā)酵，如下發(fā)酵初期活化酵母時(shí)溫度為36士 TC，時(shí)間為30min;出芽率％ 彡18% ；死亡 率％ < 1% ；酸度(滴定度)3.5 4.0% ；發(fā)酵末期外觀糖彡0. 5BX;總酸彡0. 3%;揮發(fā)酸彡0. lg/100ml (稀酒樣中)； 殘總糖0. 8g/100ml (蒽酮法)；通風(fēng)量70 120m3/h間歇通風(fēng)；(3)蒸餾發(fā)酵后蒸餾，即得到纖維乙醇，參數(shù)如下粗塔進(jìn)汽壓力0. 04 0. 06MPa ；醪液入塔溫度65 70°C ；塔底溫度110 112°C ；塔頂溫度 95士 1°C ；精塔進(jìn)汽壓力0. 03 0. 07MPa ；塔底溫度110 112°C;塔中溫83 87°C;塔頂 溫 80 82°C。所述步驟(一)(1)中，生物質(zhì)原料為玉米芯、秸稈或稻草等主要成分為植物木質(zhì) 纖維素的原料。所述步驟(二)C3)中的濃縮為生產(chǎn)低聚木糖漿時(shí)，濃縮到70%以上，即得；生產(chǎn)糖粉時(shí)，濃縮到30% 35%，然后噴霧干燥，即得；濃縮條件如下壓力一效彡0. 02Mpa ； 二效彡 0. 04Mpa ；三效彡 0. 07Mpa ；溫度一效彡90 0C ； 二效彡70 0C ；三效彡50 0C ；干燥條件為塔內(nèi)溫度80-100°C ；負(fù)壓0. 5-101^。所述步驟(三)(6)中，氣流干燥的參數(shù)如下進(jìn)風(fēng)溫度100°C 150°C，出風(fēng)溫度 50 80°C。以上所涉及的固液比均為質(zhì)量比，所涉及的含水量、百分濃度等均為質(zhì)量百分比。本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品主要指標(biāo)為低聚木糖含量50 % 90 %，透光70 % 99 % (420 430nm，1 5cm比色皿)， pH 3 7 ；木質(zhì)素分子量500 3000Da，殘?zhí)?. 5 % 8 %，收率10 % 30 %，灰分0. 1 % 8%。本發(fā)明的有益效果如下利用高壓瞬時(shí)汽爆技術(shù)解開生物質(zhì)高分子的天然緊密 結(jié)構(gòu)，有利于木質(zhì)素、纖維素、纖維素的分離提取，減少用于預(yù)處理的酸、堿、熱、催化劑等能 源、物料的消耗，降低污染物的排放，減輕環(huán)境的污染。其次，低聚木糖與木質(zhì)素聯(lián)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn) 了能原的綜合利用，特別是汽爆技術(shù)的應(yīng)用，使兩種產(chǎn)品的質(zhì)量大幅度提升，收率大大提 高；糖渣生產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素可以不分先后。本發(fā)明采用高壓瞬時(shí)蒸汽爆破技術(shù)對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行預(yù)處理，替代了原高溫、高 壓、酸、堿、催化劑等預(yù)處理方式使原天然結(jié)構(gòu)充分解開，因未經(jīng)過長時(shí)間高溫、高壓處理也 未加入其它雜質(zhì)，所以減輕了在后期提取、凈化等過程的壓力。不但減少了原輔材料的消 耗，減少了污染物的排放，而且因無其它預(yù)處理雜質(zhì)的加入和原天然結(jié)構(gòu)充分解開，產(chǎn)品的
質(zhì)量進(jìn)一步提升，收率進(jìn)一步提高。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1 綜合利用植物木質(zhì)纖維素生產(chǎn)低聚木糖、木質(zhì)素和纖維乙醇，步驟如 下(一 )制備低聚木糖(1)蒸汽爆破將生物質(zhì)原料(玉米芯)粉碎至20目；爆破條件為爆破壓力 2. OMpa，爆破時(shí)間為60s ；(2)調(diào)漿按固液比1 6進(jìn)行配料，調(diào)節(jié)pH為3.5，攪拌均勻，為酶解做準(zhǔn)備；(3)酶解向調(diào)漿完畢的物料中加入20IU/g的木聚糖酶，進(jìn)行酶解得到粗糖液，酶 解溫度50°C，酶解時(shí)間8小時(shí)；低聚木糖含量82% ；(4)渣液分離酶解結(jié)束后進(jìn)行渣液分離，得到糖液和糖渣，糖液用于制備低聚木 糖，糖渣用于制備木質(zhì)素和纖維乙醇，其中，糖液固形物為5% ；糖渣含水量為73%。(5)凈化利用活性炭對(duì)糖液進(jìn)行脫色，利用離子交換樹脂進(jìn)行吸附除去糖液中 的鹽分等雜質(zhì)，使物料得到凈化；脫色、凈化后，透光在80%以上，調(diào)節(jié)pH至4. 0 ；(6)納濾上述凈化好的糖液用納濾設(shè)備進(jìn)行提純，使低聚木糖的含量達(dá)到97%以上；納濾條件為溫度35°C ；糖液濃度18% ；pH4. 0 ；(7)濃縮固形物濃縮到；溫度一效彡900C ；二效彡70°C ；三效彡50°C ；(8)噴霧干燥將濃縮后的低聚木糖噴霧干燥，即得到低聚木糖糖粉；噴霧干燥條 件塔內(nèi)溫度90 95°C ；負(fù)壓3Pa。( 二 )制備木質(zhì)素(1)配料將糖渣和工藝水按照固液比1 7進(jìn)行配料，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)堿度1%， 攪拌均勻；(2)提取在攪拌的條件下將上述配好的物料升溫至75°C，保溫提取3小時(shí)，使木 質(zhì)素充分溶出；(3)渣液分離上述提取結(jié)束后，進(jìn)行渣液分離，得到粗木質(zhì)素溶液和木質(zhì)素渣， 其中，木質(zhì)素渣含水量為60% ；(4)沉降將粗木質(zhì)素溶液升溫至70°C，加入鹽酸調(diào)節(jié)其pH為5，使之充分沉降， 為離心洗滌做準(zhǔn)備；(5)離心洗滌上述沉降好的木質(zhì)素進(jìn)行分離，并用水沖洗，得到高純木質(zhì)素濕 料，含水量75%。(6)氣流干燥木質(zhì)素濕料用氣流干燥機(jī)干燥，即得木質(zhì)素產(chǎn)品，進(jìn)風(fēng)溫度 120°C 125°C，出風(fēng)溫度 60V 70°C。(三)制備纖維乙醇(1)配料將糖渣和工藝水按照固液比1 7進(jìn)行配料，加入酵母Ig/T袋和纖維 素酶液10IU/g ；(2)酒發(fā)酵對(duì)上述配制好的物料進(jìn)行發(fā)酵，如下發(fā)酵初期活化酵母時(shí)溫度為36士 TC，時(shí)間為30min;出芽率％ 彡18% ；死亡 率％ < 1% ；酸度(滴定度)3.5 4.0% ；發(fā)酵末期外觀糖彡0. 5BX;總酸彡0. 3%;揮發(fā)酸彡0. lg/100ml (稀酒樣中)； 殘總糖0. 8g/100ml (蒽酮法)；通風(fēng)量70 120m3/h間歇通風(fēng)；(3)蒸餾發(fā)酵后蒸餾，即得到纖維乙醇，參數(shù)如下粗塔進(jìn)汽壓力0. 04 0. 06MPa ；醪液入塔溫度69°C ；塔底溫度111. 4°C ；塔頂溫 度 95 士 1°C ；精塔進(jìn)汽壓力0. 03 0. 07MPa ；塔底溫度111. 5°C ；塔中溫85°C ；塔頂溫81. 5°C。本發(fā)明利用上述方法生產(chǎn)的高純度低聚木糖及木質(zhì)素主要指標(biāo)為低聚木糖含量96. 5%,透光80%, pH 4. 2 ；木質(zhì)素分子量1600，殘?zhí)?.0%，收率17%，灰分2.0% ；乙醇指標(biāo)符合國標(biāo)。實(shí)施例2 綜合利用植物木質(zhì)纖維素生產(chǎn)低聚木糖、木質(zhì)素和纖維乙醇，步驟如 下(一 )制備低聚木糖(1)蒸汽爆破將生物質(zhì)原料(秸稈)粉碎至20目；爆破條件為爆破壓力 2. 5Mpa，爆破時(shí)間為90s ；(2)調(diào)漿按固液比1 7進(jìn)行配料，調(diào)節(jié)pH為3.8，攪拌均勻，為酶解做準(zhǔn)備；
(3)酶解向調(diào)漿完畢的物料中加入20IU/g木聚糖酶，進(jìn)行酶解得到粗糖液；酶解 溫度50°C ；酶解時(shí)間12小時(shí)；酶解后，低聚木糖含量87% ；(4)渣液分離酶解結(jié)束后進(jìn)行渣液分離，得到糖液和糖渣，糖液用于制備低聚木 糖，糖渣用于制備木質(zhì)素和纖維乙醇；其中，糖液固形物為5.6% ；糖渣含水量為72.3% ；(5)凈化利用活性炭對(duì)糖液進(jìn)行脫色，利用離子交換樹脂進(jìn)行吸附除去糖液中 的鹽分等雜質(zhì)，使物料得到凈化；脫色、凈化后，透光在80%以上，調(diào)節(jié)pH至4. 3 ；(6)納濾上述凈化好的糖液用納濾設(shè)備進(jìn)行提純，使低聚木糖的含量達(dá)到97% 以上；納濾條件溫度35°C ；糖液濃度17. 8% ；pH4. 25 ；(7)濃縮固形物濃縮到濃縮條件壓力一效彡0. 02Mpa ；二效彡0. 04Mpa ； 三效彡0. 07Mpa ；溫度一效彡900C ；二效彡70°C ；三效彡50°C ；(8)噴霧干燥將濃縮后的低聚木糖噴霧干燥，即得到低聚木糖糖粉；噴霧干燥條 件塔內(nèi)溫度90 95°C ；負(fù)壓3Pa。( 二 )制備木質(zhì)素(1)配料將糖渣和工藝水按照固液比1 8進(jìn)行配料，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)堿度為 3%，攪拌均勻；(2)提取在攪拌的條件下將配好的物料升溫至75°C，保溫提取3小時(shí)，使木質(zhì)素 充分溶出；(3渣液分離提取結(jié)束后進(jìn)行渣液分離，得到粗木質(zhì)素溶液和木質(zhì)素渣，其中，木 質(zhì)素渣含水量為60% ；(4)沉降將粗木質(zhì)素溶液升溫至70°C，加入鹽酸調(diào)節(jié)其pH為5，使之充分沉降， 為離心洗滌做準(zhǔn)備；(5)離心洗滌上述沉降好的木質(zhì)素進(jìn)行分離，并用水沖洗，得到高純木質(zhì)素濕 料，含水量74% ；(6)氣流干燥木質(zhì)素濕料用氣流干燥機(jī)干燥，即得到木質(zhì)素產(chǎn)品，其中，進(jìn)風(fēng)溫 度120°C 125°C，出風(fēng)溫度60°C 70°C。(三)制備纖維乙醇(1)配料將糖渣和工藝水按照固液比1 7進(jìn)行配料，加入酵母4Kg/T和纖維素 酶液 12IU/g ；(2)酒發(fā)酵對(duì)上述配制好的物料進(jìn)行發(fā)酵，如下發(fā)酵初期活化酵母時(shí)溫度為36士 TC，時(shí)間為30min;出芽率％ 彡18% ；死亡 率％ < 1% ；酸度(滴定度)3.7 4.0% ；發(fā)酵末期外觀糖彡0. 5BX;總酸彡0. 3%;揮發(fā)酸彡0. lg/100ml (稀酒樣中)； 殘總糖0. 8g/100ml (蒽酮法)；通風(fēng)量70 120m3/h間歇通風(fēng)；(3)蒸餾發(fā)酵后蒸餾，即得到纖維乙醇，參數(shù)如下粗塔進(jìn)汽壓力0. 04 0. 06MPa ；醪液入塔溫度69°C ；塔底溫度111. 4°C ；塔頂溫 度 95 士 1°C ；精塔進(jìn)汽壓力0. 03 0. 07MPa ；塔底溫度111. 5°C ；塔中溫85°C ；塔頂溫81. 5°C。利用上述方法生產(chǎn)的高純度低聚木糖及木質(zhì)素主要指標(biāo)為低聚木糖含量96. 7%，透光84%，pH 4.2 ；
木質(zhì)素分子量1600，殘?zhí)?.8%，收率17%，灰分2.0% ；乙醇指標(biāo)符合國標(biāo)。實(shí)施例3 綜合利用植物木質(zhì)纖維素生產(chǎn)低聚木糖、木質(zhì)素和纖維乙醇，步驟如 下(一)制備低聚木糖(1)蒸汽爆破將生物質(zhì)原料(稻草)粉碎至20目，進(jìn)行汽爆，爆破條件為爆破 壓力2. OMpa，爆破時(shí)間為60s ；(2)調(diào)漿按固液比1 6進(jìn)行配料，調(diào)節(jié)pH為3.5，攪拌均勻，為酶解做準(zhǔn)備；(3)酶解向調(diào)漿完畢的物料中加入lliu/g木聚糖酶，進(jìn)行酶解得到粗糖液；酶解 溫度50°C ；酶解時(shí)間8小時(shí)；酶解后，低聚木糖含量為89% ；(4)渣液分離酶解結(jié)束后進(jìn)行渣液分離，得到糖液和糖渣，糖液用于制備低聚木 糖，糖渣用于制備木質(zhì)素和纖維乙醇，其中，糖液固形物為5% ；糖渣含水量為73%。(5)凈化利用活性炭對(duì)糖液進(jìn)行脫色，利用離子交換樹脂進(jìn)行吸附除去粗糖液 中的鹽分等雜質(zhì)，使物料得到凈化；脫色、凈化后，透光在80%以上，調(diào)節(jié)pH至4. O ；(6)納濾上述凈化好的糖液用納濾設(shè)備進(jìn)行提純，使低聚木糖含量達(dá)到97%以 上；納濾條件溫度35 °C ；糖液濃度18% ；pH4. O ；(7)濃縮固形物濃縮到35%;濃縮條件壓力一效彡0. 02Mpa ；二效彡0. 04Mpa ； 三效彡0. 07Mpa ；溫度一效彡90 0C ； 二效彡70 °C ；三效彡50 °C ；(8)噴霧干燥將濃縮后的低聚木糖噴霧干燥，即得到低聚木糖糖粉；噴霧干燥條 件塔內(nèi)溫度:90-950C ；負(fù)壓3Pa。(二)制備木質(zhì)素(1)配料將糖渣和工藝水按照固液比1 7進(jìn)行配料，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)堿度為 2.8%，攪拌均勻；(2)提取在攪拌的條件下將配好的物料升溫至75°C，保溫提取2小時(shí)，使木質(zhì)素 充分溶出；(3)渣液分離提取結(jié)束后進(jìn)行渣液分離，得到粗木質(zhì)素溶液和木質(zhì)素渣，其中， 木質(zhì)素渣含水量為60% ；(4)沉降將粗木質(zhì)素溶液升溫至70°C，加入鹽酸調(diào)節(jié)其pH為5，使之充分沉降， 為離心洗滌做準(zhǔn)備；(5)離心洗滌沉降好的木質(zhì)素進(jìn)行分離，并用水沖洗，得到高純木質(zhì)素濕料，含 水量77%。(6)氣流干燥木質(zhì)素濕料用氣流干燥機(jī)干燥，即得到木質(zhì)素產(chǎn)品，其中，進(jìn)風(fēng)溫 度120°C 125°C，出風(fēng)溫度60°C 70°C。(三)制備纖維乙醇(1)配料將糖渣和工藝水按照固液比1 7進(jìn)行配料，酵母按Ig/T加入，纖維 素酶按13IU/g加入；(2)酒發(fā)酵對(duì)上述配制好的物料進(jìn)行發(fā)酵，如下發(fā)酵初期活化酵母時(shí)溫度為36士 TC，時(shí)間為30min;出芽率％ 彡18% ；死亡 率％ < 1% ；酸度(滴定度)3.5 4. 2% ；
發(fā)酵末期外觀糖彡0. 5BX;總酸彡0. 3%;揮發(fā)酸彡0. lg/100ml (稀酒樣中)； 殘總糖0. 8g/100ml (蒽酮法)；通風(fēng)量100m3/h間歇通風(fēng)；(3)蒸餾發(fā)酵后蒸餾，即得到纖維乙醇，參數(shù)如下粗塔進(jìn)汽壓力0. 04 0. 06MPa ；醪液入塔溫度68°C ；塔底溫度111. 1°C ；塔頂溫 度 95 士 1°C ；精塔進(jìn)汽壓力0. 03 0. 07MPa ；塔底溫度111. 5°C ；塔中溫85°C ；塔頂溫81. 5°C。利用上述方法生產(chǎn)的高純度低聚木糖及木質(zhì)素主要指標(biāo)為低聚木糖含量96. 9%，透光89%，pH 4.7 ；木質(zhì)素分子量1600，殘?zhí)?.9%，收率17.4%，灰分1.8% ；乙醇指標(biāo)符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于，包括以下步驟(一)處理(1)蒸汽爆破將生物質(zhì)原料粉碎至10目以下，進(jìn)行蒸汽爆破，爆破條件為爆破壓力 1. 5Mpa 3. 5Mpa，爆破時(shí)間為30s 120s ；(2)調(diào)漿汽爆后，對(duì)所得到的物料按固液比1 (5 8)進(jìn)行配料，調(diào)節(jié)pH為3. 0 7.0，攪拌均勻；(3)酶解向上述調(diào)漿完畢的物料中加入10IU/g 20IU/g的木聚糖酶，進(jìn)行酶解得到 粗糖液，酶解溫度30°C 70°C ；酶解時(shí)間4 20小時(shí)，酶解后，低聚木糖含量80%以上；(4)渣液分離酶解結(jié)束后，進(jìn)行渣液分離，得到糖液和糖渣，其中，糖液中，糖液固形 物占總質(zhì)量的2% 8% ；糖渣中含水量為60% 80% ；糖液用于制備低聚木糖，糖渣用于 制備木質(zhì)素和纖維乙醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于所述制 備低聚木糖的步驟如下(二)制備低聚木糖(1)凈化利用活性炭對(duì)糖液進(jìn)行脫色，利用離子交換樹脂進(jìn)行吸附以除去糖液中的 雜質(zhì)，使物料得到凈化；脫色、吸附后，透光在70%以上，調(diào)節(jié)pH至3 7 ；(2)納濾上述凈化好的糖液用納濾設(shè)備進(jìn)行提純，納濾條件溫度20 40°C，糖液濃 度15% 30%，pH 3 7 ；納濾后，低聚木糖的含量達(dá)到95%以上；(3)濃縮將納濾后的糖液濃縮，得到低聚木糖成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于所述制 備木質(zhì)素的步驟如下(三)制備木質(zhì)素(1)配料將糖渣和工藝水按照固液比1 (5 8)進(jìn)行配料，加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)堿度 為丄^ 一^，攪拌均勻；(2)提取在攪拌的條件下將上述配好的物料升溫至50°C 100°C，保溫提取1 5小 時(shí)，使木質(zhì)素充分溶出；(3)渣液分離上述提取結(jié)束后，進(jìn)行渣液分離，得到粗木質(zhì)素溶液和木質(zhì)素渣，木質(zhì) 素渣的含水量為60% 80% ；(4)沉降將粗木質(zhì)素溶液升溫至50°C 100°C，加入鹽酸調(diào)節(jié)其pH為2 7，使之充 分沉降；(5)分離洗滌上述沉降好的木質(zhì)素進(jìn)行分離，并用水沖洗，得到高純木質(zhì)素濕料，其 含水量為60% 80% ；(6)氣流干燥木質(zhì)素濕料用氣流干燥機(jī)干燥，即得木質(zhì)素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于所 述制備纖維乙醇的步驟如下(四)制備纖維乙醇(1)配料將糖渣或木質(zhì)素渣，和工藝水按照固液比1 (5 9)進(jìn)行配料，加入酵母 lKg/T-10Kg/T；(2)酒發(fā)酵對(duì)上述配制好的物料進(jìn)行發(fā)酵；(3)蒸餾發(fā)酵后蒸餾，即得到纖維乙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于所述步 驟(一)(1)中，生物質(zhì)原料為玉米芯、秸稈或稻草。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于所述步 驟(二)C3)中的濃縮為生產(chǎn)低聚木糖漿時(shí)，濃縮到70%以上，即得；生產(chǎn)糖粉時(shí)，濃縮到 30% 35%，然后噴霧干燥，即得；濃縮條件如下壓力一效彡0. 02Mpa ；二效彡0. 04Mpa ；三效彡0. 07Mpa ；溫度一效彡900C ；二效彡700C ；三效彡500C ；干燥條件為塔內(nèi)溫度80-100°C ；負(fù)壓0. 5-101^。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于所述步 驟(三)(6)中，氣流干燥的參數(shù)如下進(jìn)風(fēng)溫度100°C 150°C，出風(fēng)溫度50°C 80°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于所述步 驟(四)(2)中，工藝參數(shù)如下發(fā)酵初期活化酵母時(shí)溫度為36士 1°C，時(shí)間為30min ；出芽率％ 彡18% ；死亡率％ < 1% ；酸度(滴定度)3.5 4.0% ；發(fā)酵末期外觀糖彡0. 5BX ；總酸彡0. 3 % ；揮發(fā)酸彡0. lg/100ml ；殘總糖 (0. 8g/100ml ；通風(fēng)量70 120m3/h間歇通風(fēng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，其特征在于所述步 驟(四)(3)中，工藝參數(shù)如下粗塔進(jìn)汽壓力0. 04 0. 06MPa ；醪液入塔溫度65 70°C ；塔底溫度110 112°C ； 塔頂溫度95 士 1°C ；精塔進(jìn)汽壓力0. 03 0. 07MPa ；塔底溫度110 112°C ；塔中溫83 87°C ；塔頂溫 80 82 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物木質(zhì)纖維素的綜合利用工藝，包括綜合處理、制備低聚木糖、制備木質(zhì)素、制備纖維乙醇等工藝，本發(fā)明的有益效果如下利用高壓瞬時(shí)汽爆技術(shù)解開生物質(zhì)高分子的天然緊密結(jié)構(gòu)，有利于木質(zhì)素、纖維素、纖維素的分離提取，減少用于預(yù)處理的酸、堿、熱、催化劑等能源、物料的消耗，降低污染物的排放，減輕環(huán)境的污染。其次，低聚木糖與木質(zhì)素聯(lián)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了能原的綜合利用，特別是汽爆技術(shù)的應(yīng)用，使兩種產(chǎn)品的質(zhì)量大幅度提升，收率大大提高；糖渣生產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素可以不分先后。
文檔編號(hào)C12P7/06GK102061323SQ20101053848
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者張茜, 肖林, 覃樹林, 趙海濤, 陳小剛, 高永保 申請(qǐng)人:山東龍力生物科技股份有限公司