[發明專利]農業廢棄物水熱降解生產還原糖的方法

無效

• 申請號: 200810032863.1
• 申請日: 2008-01-22
• 公開（公告）號: CN101492479A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 李光明;凌芳;孔令照;王華
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C07H3/02
• 分類號: C07H3/02;C07H3/04;C13K1/02;C13K3/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于有機廢物資源化及水熱反應技術領域，具體涉及一種高效、環保生產還原糖的方法。

背景技術

我國的農業廢棄物資源非常豐富，僅農作物秸稈、皮殼一項，每年產量就達7億多噸，其中玉米秸稈(35％)、小麥秸稈(21％)和稻草(19％)是我國的三大秸稈。農業廢棄物的處理過去一般采用還田、發酵制沼氣以及作為燃料直接燃燒等形式，利用效率十分低下，同時帶來大量的環境污染問題。如何實現農業廢棄物的資源化處理，獲得高附加值的產物，具有十分重要的意義。

還原糖是指具有五元或者六元環的單分子糖，傳統的發酵法生產還原糖的工藝是集糧食的破壞、水解和發酵于一體，過程比較復雜，速度較慢，涉及的工藝較多，經濟投入較大，高效發酵酶難于選擇，糧食用量巨大，采用大量的酸堿給后續處理帶來了很大的不便。與此同時大量的農業廢棄物資源沒有得到很好的利用，產生了資源浪費和嚴重的環境問題。

水熱處理技術是指以超臨界和近臨界的水為溶劑的化學反應過程，在此過程中能將高分子有機物變成小分子化合物及其單體，甚至是CO₂和H₂O。水熱條件下水與普通水相比，具有其特殊的性質，在水熱條件下水的密度、離子積、粘度及介電常數發生急劇變化，表現出類似于稠密氣體的特性，因分子間的氫鍵作用減弱導致其對有機物和氣體的溶解度增強，同時無機物的溶解度也大幅下降，這些溶劑性能和物理性質使其成為處理有機廢物的理想介質，水熱條件下因水的特殊性質而發生的質子催化、親核反應、氫氧根離子催化以及自由基反應，使得反應過程中水既是反應介質同時又是反應物，在特定的條件下能夠起到酸堿催化劑的作用。以水為環境友好溶劑，可以改變相行為、擴散速率和溶劑化效應，可以變傳統溶劑條件下的多相反應為均相反應，增大擴散系數，降低傳質和傳熱阻力，從而有利于擴散控制反應，控制相分離過程，縮短反應時間，還能用于控制產物的分布。水熱條件下發生的氧化、脫水、脫氫、烷基化、水合、水解和裂解等反應，為其在有機廢物資源化應用的領域的發展提供了重要的理論基礎依據。

水熱技術已經廣泛的應用于有機廢物的處理和處置，并取得的了很好的效果。現今水熱處理有機廢物資源化研究主要是高聚物降解的單體、油和小分子化合物以及氫氣的生成，其中包含多糖類物質降解小分子化合物生成，塑料裂解油化及生成單體，生物質氣化制H₂等。

現有技術中有用水熱技術分解農業廢棄物的例子，反應條件也是在水的臨界點附近，也有在液相產物中檢測到還原糖，但是還原糖的生成率很低并且極不穩定易進一步分解生成小分子如醋酸、乙酸等。所以目前有用水熱技術產酸產乙醇等的技術，但是目前并沒有專門的用水熱方法生產還原糖的背景技術。

發明內容

本發明的目的在于提出一種高效率、速度快、能耗低、無污染的農業廢棄物生產還原糖的方法。

農業廢棄物的水熱降解能夠實現破壞、水解和資源化回收的統一，水熱降解過程具有速度快，設備體積小，處理范圍廣，效率高，無二次污染和節約能量等優點。鑒于水熱技術的特點和農業廢棄物的特性，本發明利用農業廢棄物水熱資源化裝置，實現了農業廢棄物水熱降解生產還原糖，操作流程見附圖1。

本發明采用較為成熟的水熱反應體系，直接以農業廢棄物為反應物來實現。農業廢棄物水熱反應體系與發酵法等還原糖生產的其它方法相比較，它具有產物產量高、反應迅速、操作方便、無毒害等特點。本發明通過調節反應的溫度、時間、反應添加劑的用量來實現對生成物還原糖產量的控制。

本發明提出的農業廢棄物水熱降解生產還原糖的方法，其具體步驟如下：

一種利用農業廢棄物水熱降解生產還原糖的方法，具體步驟如下：

(1)將農業廢棄物與水混合，置于反應器中；

(2)將反應物在水的臨界點反應條件下，反應一段時間；

(3)將得到的產物過濾，液相中得到含有還原糖的產物。

如上所述方法，其中步驟(1)以粒徑60-200目農業廢棄物為反應物，以去離子水為溶劑，置于耐高壓、耐腐蝕的反應器中，反應物和溶劑的質量比值在0.01～0.05之間，溶劑的加入量為反應器體積的50-80％。

如上所述方法，其中步驟(2)將步驟(1)中裝有混合料的反應器置于控溫鹽浴爐中，在250℃-400℃范圍內，壓力在4.0-25.0Mpa范圍之內，并保持在此條件下恒溫加熱1-10分鐘，取出反應器，在20-40秒時間內冷卻至室溫。