[發(fā)明專利]一種固體酸水解植物纖維的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010139111.2
• 申請(qǐng)日: 2010-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN101787400A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 萬金泉;王艷;趙銀中;馬邕文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C13K13/00
• 分類號(hào): C13K13/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物纖維酸水解制取糖的方法，具體涉及到固體磺酸用于植物纖維的水解方法。

背景技術(shù)

利用生物質(zhì)資源生產(chǎn)液體燃料以及化工產(chǎn)品，是把纖維素水解成糖類，如寡糖、單糖等，然后利用微生物(假絲酵母、釀酒酵母等)來生產(chǎn)液體燃料和化工產(chǎn)品。纖維素水解糖化方法主要有稀酸法、濃酸法、酶法以及現(xiàn)在研究較為熱門的超低酸水解和超臨界水水解。

傳統(tǒng)的酸水解工藝為濃酸水解和稀酸水解，稀酸水解對(duì)工藝的條件要求較高，存在反應(yīng)中能耗過大，糖轉(zhuǎn)化率較低(約為25％)，反應(yīng)過程中易產(chǎn)生大量抑制微生物生長(zhǎng)的有害中間產(chǎn)物(如糠醛、有機(jī)酸)等缺點(diǎn)；而濃酸水解雖然糖的轉(zhuǎn)化率較高(90％以上)，但催化劑濃酸流失過于嚴(yán)重，耗酸量較大，對(duì)設(shè)備的耐腐蝕性要求較高，生產(chǎn)成本較高；纖維素酶對(duì)纖維素的水解工藝雖然轉(zhuǎn)化率較高，但酶制劑成本較高，預(yù)處理設(shè)備較大，操作成本較高，反應(yīng)周期較長(zhǎng)；超低酸水解與超臨界水水解需要在高溫、高壓苛刻的條件下反應(yīng)，操作與過程較難控制，易產(chǎn)生降解物，影響后續(xù)發(fā)酵。因此，發(fā)明一種在溫和的條件下可以實(shí)現(xiàn)纖維素高效水解糖化同時(shí)催化劑能夠循環(huán)利用很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種固體酸水解植物纖維的方法，本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，糖轉(zhuǎn)化率高，酸催化劑能夠循環(huán)利用，水解反應(yīng)過程中有害物質(zhì)產(chǎn)生少，具有環(huán)境友好型以及較大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種固體酸水解植物纖維的方法，把植物纖維在固體酸催化劑的作用下水解，糖化，具體包括如下步驟：

(1)將粉碎處理后的植物纖維與固體酸催化劑加入到水中進(jìn)行混溶；

(2)混溶均勻后在140～180℃進(jìn)行6～10h水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束制得水解液；

(3)將水解液過濾使目標(biāo)產(chǎn)物與固體酸催化劑分離，濾渣烘干后直接回用，濾液調(diào)整PH值至6～8。

上述的固體酸水解植物纖維的方法，步驟(1)所述植物纖維占水的質(zhì)量百分比為0.2～2％；所述固體酸催化劑占水的質(zhì)量百分比為0.2～2％。

上述的固體酸水解植物纖維的方法，步驟(1)所述植物纖維包括原生植物纖維、再生植物纖維中的一種或兩種。

上述的固體酸水解植物纖維的方法，步驟(1)所述固體酸催化劑包括碳基固體磺酸、SO₄^2-/ZrO₂中的一種或兩種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了碳基固體酸代替液體酸催化劑對(duì)植物纖維進(jìn)行的水解，該發(fā)明反應(yīng)條件溫和，降低了能源消耗；同時(shí)避免了生成的糖進(jìn)一步降解成副產(chǎn)物，抑制后續(xù)發(fā)酵的進(jìn)行。

(2)碳基固體磺酸水解植物纖維溫度、壓強(qiáng)較低，同時(shí)在水中熱穩(wěn)定較好，水解液的PH值為3～4，因此對(duì)設(shè)備的腐蝕性要求不高，易于實(shí)現(xiàn)，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

(3)本發(fā)明所采用碳基固體磺酸可以實(shí)現(xiàn)催化劑與產(chǎn)品的分離，催化劑可以循環(huán)利用以及再生，對(duì)糖的產(chǎn)量幾乎沒有影響，符合了清潔生產(chǎn)的要求。

(4)本發(fā)明能以來源廣泛的富含纖維素的植物原生質(zhì)為原料，可供發(fā)酵產(chǎn)生乙醇的底物，克服傳統(tǒng)液體酸催化劑水解經(jīng)濟(jì)效益低下的不足。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明的具體是作進(jìn)一步說明。以下公開的僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施案例，本發(fā)明的具體實(shí)施和保護(hù)范圍不限于此。

以舊瓦楞箱紙板(OCC)做為碳基固體磺酸催化劑的水解原料，將OCC利用植物粉碎機(jī)抄成碎片，放于105℃的烘箱中烘干12h存于密封袋中，以備后用。

實(shí)施例1

將OCC碎片、碳基磺酸催化劑按照占水的質(zhì)量百分比(如表1)加入到水中混溶，于不同的溫度下反應(yīng)12h。過濾水解液，所得濾液一部分用于產(chǎn)糖分析，一部分作為發(fā)酵底物，濾渣用于循環(huán)回用。

表1?不同溫度下碳基固體磺酸對(duì)OCC的水解效果對(duì)比

表2??回用次數(shù)對(duì)水解效果的影響