[發(fā)明專利]一種木質(zhì)纖維素酸堿耦合預(yù)處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110007487.2
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN102153763A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊崴;黃仁亮;蘇榮欣;何志敏
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00;C13K13/00;C12P19/14
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

1.一種木質(zhì)纖維素酸堿耦合預(yù)處理方法，其特征在于它包括下述步驟：

(1)將風(fēng)干的木質(zhì)纖維素進行機械粉碎處理，粒徑為100目～1cm之間；

(2)粉碎后的木質(zhì)纖維素加入酸溶液進行處理，酸溶液為含少量鹽酸的甲酸溶液或稀硫酸溶液；

(3)酸處理后的反應(yīng)漿料進行固液分離，得液態(tài)物料和固態(tài)物料；

(4)對步驟(3)獲得的液態(tài)物料進行溶劑回收

a.甲酸處理：通過減壓蒸餾、萃取精餾或共沸精餾方法對液態(tài)物料中的甲酸進行回收，甲酸溶液回收后，木質(zhì)素和半纖維素水解糖發(fā)生沉淀。加水溶解可溶性糖，水不溶性木質(zhì)素經(jīng)固液分離方法進行收集；

b.稀硫酸處理：液態(tài)物料進行酸堿中和處理，加入氫氧化鈉溶液，直到體系pH值為6.5～7.5。

(5)對步驟(3)獲得的固態(tài)物料再進行堿處理，堿溶液為氨水溶液或氫氧化鈉溶液；

(6)堿處理后的料液進行固液分離，得液態(tài)物料和固態(tài)物料；

(7)對步驟(6)獲得的液態(tài)物料進行溶劑回收

a.氨水處理：進行氨水回收，收集產(chǎn)生的木質(zhì)素沉淀，或用步驟(4b)的稀硫酸溶液進行中和處理，固液分離后收集木質(zhì)素沉淀，液態(tài)物料為木糖、木寡糖等半纖維素水解糖；

b.氫氧化鈉處理：加入98wt％濃硫酸溶液進行中和處理，固液分離后收集木質(zhì)素沉淀，或用步驟(4b)的稀硫酸溶液進行中和處理，固液分離后收集木質(zhì)素沉淀，液態(tài)物料為木糖、木寡糖等半纖維素水解糖；

(8)步驟(6)獲得的固態(tài)物料經(jīng)水洗、干燥后在pH為4.8的檸檬酸緩沖液中用纖維素酶和β-葡萄糖苷酶進行水解；

(9)酶解反應(yīng)結(jié)束后物料進行固液分離，液態(tài)物料主要成分是葡萄糖等纖維素水解糖，少量的固態(tài)物料為木質(zhì)素等難降解物質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的甲酸溶液濃度為70～95wt％，稀硫酸溶液濃度為0.5～10wt％，氨水溶液濃度為10～25wt％，氫氧化鈉溶液濃度為0.5～10wt％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的木質(zhì)纖維素與甲酸溶液的固液比(w/v)為1∶50～1∶5，鹽酸添加量為甲酸體積的0～1/25，處理溫度為40～100℃，反應(yīng)時間為1～10h，轉(zhuǎn)速為20～300rpm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的木質(zhì)纖維素與稀硫酸溶液的固液比(w/v)為1∶50～1∶5，處理溫度為80～150℃，反應(yīng)時間為5min～2h，轉(zhuǎn)速為20～300rpm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)所述的固態(tài)物料與氨水溶液的固液比(w/v)為1∶20～1∶2，處理溫度為40～80℃，反應(yīng)時間為2～24h，轉(zhuǎn)速為20～300rpm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(5)所述的固態(tài)物料與氫氧化鈉溶液的固液比(w/v)為1∶50～1∶5，處理溫度為60～120℃，反應(yīng)時間為1～12h，轉(zhuǎn)速為20～300rpm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)、步驟(4a)、步驟(6)、步驟(7)和步驟(9)所述的固液分離方法為渦流離心、抽濾或板框過濾。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(8)所述的每克葡聚糖的酶加載量分別為5～60FPU纖維素酶和0～60CBUβ-葡萄糖苷酶。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(8)所述的固態(tài)物料與檸檬酸緩沖液的固液比(w/v)為1∶100～1∶10，反應(yīng)溫度為50℃，反應(yīng)時間為2～72h，轉(zhuǎn)速為20～300rpm。

10.一種木質(zhì)纖維素酸堿耦合預(yù)處理方法，其特征在于它包括下述步驟：

(1)將風(fēng)干的木質(zhì)纖維素進行機械粉碎處理，粒徑為100目～1cm之間；

(2)粉碎后的木質(zhì)纖維素利用甲酸或稀硫酸溶液進行處理。

a.甲酸處理：在40～100℃下加入濃度為70～95wt％的甲酸溶液攪拌處理1～10h，木質(zhì)纖維素與甲酸溶液的固液比(w/v)為1∶50～1∶5，鹽酸添加量為甲酸體積的0～1/25，攪拌轉(zhuǎn)速為20～300rpm；或

b.稀硫酸處理：在80～150℃下加入濃度為0.5～10wt％的稀硫酸溶液攪拌處理5min～2h，木質(zhì)纖維素與稀硫酸溶液的固液比(w/v)為1∶50～1∶5，攪拌轉(zhuǎn)速為20～300rpm；

(3)酸處理后的反應(yīng)漿料經(jīng)過渦流離心、抽濾或板框過濾進行固液分離，得液態(tài)物料和固態(tài)物料；

(4)對步驟(3)獲得的液態(tài)物料進行溶劑回收

a.甲酸處理：通過減壓蒸餾、萃取精餾或共沸精餾方法對液態(tài)物料中的甲酸進行回收，甲酸溶液回收后，木質(zhì)素和半纖維素水解糖發(fā)生沉淀；加水溶解可溶性糖，水不溶性木質(zhì)素經(jīng)固液分離方法進行收集；液態(tài)物料的主要成分為木糖、木寡糖等半纖維素水解糖；

b.稀硫酸處理：液態(tài)物料進行酸堿中和處理，加入10wt％氫氧化鈉溶液，直到體系pH值為6.5～7.5；

(5)對步驟(3)獲得的固態(tài)物料再進行氨水或氫氧化鈉溶液處理；

a.氨水處理：在40～80℃下加入濃度為10～25wt％的氨水溶液攪拌處理2～24h，固態(tài)物料與氨水溶液的固液比(w/v)為1∶20～1∶2，攪拌轉(zhuǎn)速為20～300rpm；

b.氫氧化鈉處理：在60～120℃下加入濃度為0.5～10wt％的氫氧化鈉溶液攪拌處理1～12h，固態(tài)物料與氫氧化鈉溶液的固液比(w/v)為1∶50～1∶5，攪拌轉(zhuǎn)速為20～300rpm；

(6)堿處理后的料液進行固液分離，得液態(tài)物料和固態(tài)物料，所述的固液分離方法為渦流離心、抽濾或板框過濾；

(7)對步驟獲得的液態(tài)物料進行溶劑回收

a.氨水處理：用減壓蒸餾、萃取精餾或共沸精餾對氨水進行回收，收集產(chǎn)生的木質(zhì)素沉淀；或用步驟(4b)的稀硫酸溶液進行中和處理，固液分離后收集木質(zhì)素沉淀，液態(tài)物料為木糖、木寡糖等半纖維素水解糖；

b.氫氧化鈉處理：加入98wt％濃硫酸溶液進行中和處理，固液分離后收集木質(zhì)素沉淀；或用步驟(4b)的稀硫酸溶液進行中和處理，固液分離后收集木質(zhì)素沉淀，液態(tài)物料為木糖、木寡糖等半纖維素水解糖；

(8)步驟(6)獲得的固態(tài)物料經(jīng)水洗、干燥后在pH為4.8的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液中用纖維素酶和β-葡萄糖苷酶水解2～72h，每克葡聚糖的酶加載量分別為5～60FPU纖維素酶和0～60CBUβ-葡萄糖苷酶，固態(tài)物料與檸檬酸緩沖液的固液比(w/v)為1∶100～1∶10，反應(yīng)溫度為50℃，轉(zhuǎn)速為20～300rpm；

(9)酶解反應(yīng)結(jié)束后對物料進行固液分離，液態(tài)物料主要成分是葡萄糖等纖維素水解糖，少量的固態(tài)物料為木質(zhì)素等難降解物質(zhì)。