[發明專利]用于纖維素分離的化學氧化

無效

• 申請號: 200680013710.1
• 申請日: 2006-03-08
• 公開（公告）號: CN101163578A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: D·F·戴;鄭長鎬
• 申請（專利權）人: 路易斯安那州州立大學及農業機械學院管理委員會
• 主分類號: B27N1/00
• 分類號: B27N1/00;C08B30/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 郭建新

根據35U.S.C§119(e)要求2005年3月11日提交的臨時美國申請順序號60/660,801的申請日的利益。

技術領域

本發明涉及一種通過使用次氯酸鹽和過氧化物的組合的強氧化劑溶液將生物質(例如，蔗糖渣)轉化以獲得可溶解的木質素、半纖維素和纖維素的新方法。

背景技術

纖維素占所有植物生物質的主要部分，而且所有纖維素的來源是植物的結構組織。纖維素常常與半纖維素和木質素(它們是植物的主要組分)緊密地結合存在。纖維素由通過1，4位鍵接的長鏈β糖苷殘基構成。這種鍵合使纖維素鏈能夠結晶，而且結晶的纖維素難于酶水解。半纖維素是一種無定形雜聚物，其與木質纖維素分離時能被水解。木質素-一種多酚聚合物-與植物纖維細胞一起散布在纖維素和半纖維素中，并且阻礙纖維素的酶水解。水解生物質中纖維素的嘗試在尋找制備高產量糖的經濟方法方面沒有取得成功，這主要是由于纖維素的晶體結構以及木質素的存在。參見U.S.5,782,982。

甘蔗渣是甘蔗在制糖廠榨取以后其木質纖維素廢物部分。甘蔗渣不是均質材料，而是含有甘蔗植物的莖和葉以及田地的泥渣的殘留物。主要的糖類組分被稱為多葡聚糖。多葡聚糖每個纖絲包含約40條氫鍵合的葡萄糖鏈，而且包括纖維素、半纖維素、聚木糖和阿拉伯糖鏈，每個木聚糖鏈約3-4個葡聚糖鏈，全部與木質素膠合在一起。一些木質素與纖維素共價鍵連接，一些與半纖維素共價鍵連接。半纖維素一般不與纖維素鏈接。埋藏在纖維內部的纖維素本質上通常是晶體，難以用酶水解。甘蔗渣是典型的木質纖維素廢物而且含有約40％纖維素、27％半纖維素、20％木質素和13％水溶性物質。參見M.Neurciter等人的“Dilute-acidhydrolysis?of?sugarcane?bagasse?at?varying?conditions”，AppliedBiochemistry?and?Biotechnology，vol.98-100，pp.49-56(2002)。

為了破裂和分離所述這些組分，即木質素、半纖維素和纖維素，已經開發了數種用于木質纖維素材料的處理方法。這些處理方法中的大部分是費用高的或者效率低的，或者由于所用化學品的用量和類型而產生有環境問題的廢物。許多處理方法涉及某種形式的酸或堿處理。參見U.S.專利Nos.5,782,982；5,597,714；5,562,777以及國際公開No.WO96/40970。已知在高溫下使用弱酸處理木質纖維素材料能除去半纖維素和木質素以及一些纖維素。然而，強酸處理將降解所有三種組分。已知用堿處理能除去一些木質素和半纖維素，但是一些木質素保持化學鍵合于纖維素。參見N.Mosier等人“Features?of?promising?technologiesfor?pretreatment?of?lignocellulosic?biomass”，BioresourceTechnology，vol.96，pp.673-686(2005)。堿或弱酸處理之后得到的固體的組成如下所示：