[發(fā)明專利]一種甘蔗渣高效糖化的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910090505.0
• 申請日: 2009-08-13
• 公開（公告）號: CN101619332A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李榮杰;薛培儉;黃之文;尚海濤
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽豐原發(fā)酵技術(shù)工程研究有限公司
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C08H5/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王朋飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種甘蔗渣高效糖化的方 法。

背景技術(shù)

作為世界經(jīng)濟支柱的石油資源預(yù)計在數(shù)十年左右將會枯竭，因 此，石油替代品的開發(fā)研究迫在眉睫。目前有很多國家在研究以木質(zhì) 生物資源為原料用生物轉(zhuǎn)化法制備燃料乙醇，以替代或部分替代儲量 有限的石油。

木質(zhì)生物資源的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。其中， 纖維素、半纖維素是可發(fā)酵糖的來源，含量占66～75％(纖維質(zhì)原料 的絕干重量)。由已糖通過釀酒酵母發(fā)酵生成乙醇是很成熟的工藝， 當采用纖維素酶水解木質(zhì)生物資源制造乙醇時，纖維素酶必須接觸吸 附到纖維素底物上才能使反應(yīng)進行，因此，纖維素對纖維素酶的可及 性是決定水解速度的關(guān)鍵因素。

影響纖維素酶解的主要因素有三種，按影響程度大小依次是纖維 素的比表面積、纖維素中的木質(zhì)素含量、纖維素的結(jié)晶度和聚合度， 研究表明，纖維素的比表面積越大，酶解作用越快，酶解率越高；酶 解時木質(zhì)素對纖維素酶起到了一定的屏蔽作用，木質(zhì)素含量越大，酶 解率越低；纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)影響了纖維素酶向纖維素擴散傳遞速 度。因此木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)若想提高提高酶解率，應(yīng)降低纖維素中 的木質(zhì)素量及纖維素的結(jié)晶度及聚合度，以增大纖維素與酶接觸的比 表面積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種甘蔗渣高效糖化的方法，其采取低濃度 堿液情況下進行預(yù)處理，堿液能有效回收利用，酶解糖液不產(chǎn)生對發(fā) 酵有害的物質(zhì)，同時提高了原料的酶解得率，可滿足不同的生物質(zhì)發(fā) 酵生產(chǎn)工藝。

為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明的一種甘蔗渣高效糖化的方法，其 包括以下步驟：

1)先將切碎的甘蔗渣與質(zhì)量百分比濃度為0.1～10％的堿溶液在 55～140℃下進行蒸煮反應(yīng)，時間控制在10～300min之間，甘蔗渣與堿 溶液的重量比為1∶1～10；

2)反應(yīng)后進行分離，得固體產(chǎn)物和液體產(chǎn)物；

3)所述固體產(chǎn)物經(jīng)纖維素酶催化水解得酶解糖液；

4)所述液體產(chǎn)物經(jīng)膜過濾后，液體回收用步驟1)的反應(yīng)，膜過 濾后的濃相(木質(zhì)素)再經(jīng)磺化后制成磺化木素產(chǎn)品。

其中，所述甘蔗渣的切碎粒度為0.01～50mm，優(yōu)選的粒度為 0.1～30mm。

所述堿水溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液，其質(zhì)量百分比濃度優(yōu) 選為1～3％。

所述甘蔗渣與堿溶液優(yōu)選的重量比是1∶3～10。

步驟1)中反應(yīng)溫度的控制可以用過熱蒸汽或飽和蒸汽。

優(yōu)選的溫度控制范圍是75～125℃，最優(yōu)的溫度范圍是95～115℃。 較佳的反應(yīng)時間是30～90min之間。

步驟2)中所述分離采用離心分離，離心速率為2000～3000rpm。

步驟3)中經(jīng)過處理后的固體產(chǎn)物中木質(zhì)素含量已經(jīng)降低了，有 利于酶解，所述纖維素酶的用量為15～30FPIU/克底物(以干基計)。

酶解過程中，酶解pH4.6～5.0，最優(yōu)pH4.8，溫度為48℃～50℃， 最優(yōu)溫度50℃，攪拌轉(zhuǎn)速100～200rpm，最優(yōu)攪拌轉(zhuǎn)速180rpm，酶解 時間控制在48～72小時，最優(yōu)酶解時間控制在70小時。

步驟4)中所述膜過濾所采用的過濾膜為有機膜，膜孔徑的分子 量為3000～4000。

步驟4)中所述的液體，經(jīng)有機膜過濾后，大分子的木質(zhì)素等有 機物被膜截留下來，而小分子的無機鹽及大部分的水則穿透膜，膜透 淅項中含有的堿可以重新回步驟1)中重復(fù)利用，膜截留下來的濃相， 倒入反應(yīng)釜內(nèi)，溫度在70～80℃下，加入甲醛，甲醛總量為干物總量 的10～15％，反應(yīng)2～3小時后，再升溫到90～100℃，加入亞硫酸鈉，亞 硫酸鈉總量為總干物量的15～20％，反應(yīng)3-4小時后，物料經(jīng)噴霧干燥 就可制得磺化木素產(chǎn)品。

本發(fā)明所述酶解糖液可經(jīng)過發(fā)酵生產(chǎn)酒精、丁二酸等發(fā)酵產(chǎn)品。

本發(fā)明采用將甘蔗渣與一定濃度的熱堿液混合均勻后，進行蒸 煮，再進行固液分離，分離后的黑液經(jīng)膜處理后回收堿液以重復(fù)利用， 黑液中的木質(zhì)素去磺化制成磺化木素產(chǎn)品，固相在常溫常壓下，經(jīng)酶 的催化作用，酶解糖液質(zhì)量好，可以直接發(fā)酵生產(chǎn)酒精、丁二酸等發(fā) 酵產(chǎn)品，解決了甘蔗廠的固體廢棄物污染問題。