[發明專利]一種利用發酵檸檬酸廢水水解植物半纖維素的裝置和方法

有效

• 申請號: 201010110047.5
• 申請日: 2010-02-11
• 公開（公告）號: CN101787086A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 黃和;張紅漫;金強;趙晶;林增祥;陳敬文;鄭榮平
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08B37/14
• 分類號: C08B37/14;C12P19/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 樊文紅

1.一種能夠有效利用發酵檸檬酸廢水水解植物半纖維素的裝置，其特征在于主要由循環噴淋沖濾反應器(a)、儲酸罐(11)、儲水罐(10)、換熱器(5、7)構成，其中循環噴淋沖濾反應器(a)的頂部進口(b)一方面通過泵(9)分別與儲酸罐(11)和儲水罐(10)相連接，另一方面通過第一換熱器(7)和壓力閥(8)與循環噴淋沖濾反應器(a)的底部出口(c)循環聯通；循環噴淋沖濾反應器(a)的底部出口(c)還連接有第二換熱器(5)。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于所述的循環噴淋沖濾反應器(a)的上側面設有物料進口(d)、下側面設有物料出口(e)；其頂部進口(b)下方連接有噴淋裝置(3)、其底部出口(c)上方設有篩板(4)；循環噴淋沖濾反應器(a)內部設有熱電偶(2)，并與循環噴淋沖濾反應器(a)外部的控溫儀(1)連接。

3.一種權利要求1所述的裝置水解植物半纖維素的方法，包括以下步驟：

(1)發酵檸檬酸廢水的預處理：將經過自然沉降后的發酵檸檬酸的廢水溫度加熱至90℃～110℃蒸發濃縮；加入體積比0.1％～0.01％的濃硫酸并混合均勻、過濾后置于儲酸罐中待用；

(2)水解半纖維素：將植物纖維素風干粉碎后從物料進口添加并置于循環噴淋沖濾反應器的底部篩板之上，從儲酸罐中按照發酵檸檬酸廢水和植物纖維素的液固w/v比10∶1～20∶1注入發酵檸檬酸廢水；通過控溫儀控制熱電偶使循環噴淋沖濾反應器溫度100℃～200℃，同時控制第一換熱器保持同樣溫度，開始檸檬酸水解半纖維素的反應；反應過程中發酵檸檬酸廢水從噴淋裝置以噴淋的方式實現液體于植物纖維素固體的充分接觸，并流經篩板后通過循環噴淋沖濾反應器底部出口流出，再經壓力閥通過第一換熱器后回流至循環噴淋沖濾反應器頂部入口循環回噴淋裝置；循環水解反應10min～120min；

(3)收集水解液和物料：從循環噴淋沖濾反應器底部出口經第二換熱器冷卻后放出水解液，并從儲水罐中向循環噴淋沖濾反應器中通入水沖洗篩板上的固體物料除酸，得到總的半纖維素水解液；從物料出口處收集除去了半纖維素的固體物料。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(2)中植物纖維素粉碎目數為10～40目。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(2)中壓力閥控制發酵檸檬酸廢水循環的流速為5～15L/min。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述的步驟(3)中從儲水罐中放出的水量為使沖洗后水解液的pH值為4.8～5.2所需的水量。

7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于還包括酶水解纖維素的步驟：向步驟

(3)中收集的固體物料中加入Ca(OH)₂中和檸檬酸，再用水沖洗掉檸檬酸鈣沉淀后，經閃蒸后調節pH值在4.8～5.2，轉入酶解反應器中，加入水，并加入纖維素酶酶解75～90h后，收集得到主要含葡萄糖的水解液。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述的酶解反應器為攪拌反應器。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于所述的酶解條件為：pH為4.8～5.2，液固L/kg比10∶1～5∶1，溫度為48～55℃，纖維素酶用量10～15FPU/g干重，酶解時間75～90h，轉速60～100rpm。

10.根據權利要求3至9之一所述的方法，其特征在于所述的植物纖維素包括玉米秸稈、玉米芯、高粱桿、麥草、鋸末、木材、稻草稻殼。