[發明專利]一種高效分離木質纖維素發酵醪中固體殘渣和產物的方法

無效

• 申請號: 201110355486.7
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN103100260A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 鮑杰;包艷文;張建
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01D37/03
• 分類號: B01D37/03;C08H7/00;C07C59/08;C07C51/42
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所 31230
• 代理人: 朱小晶

【技術領域】

本發明涉及木質纖維素技術領域，具體地說，是一種高效分離木質纖維素發酵醪中固體殘渣和產物的方法。

【背景技術】

利用豐富、可再生的木質纖維素生物質生產液態燃料和大宗化學品，可以有效緩解人類對化石資源的依賴，改善日益嚴重的環境污染和溫室效應。目前，已成為各主要國家的研發重點和優先發展戰略。

在生物轉化木質纖維素原料生產生物燃料和生物基化學品時，一般采用同步糖化與發酵工藝(Simultaneous?saccharification?and?fermentation，SSF)，這樣既可以減少糖對纖維素酶的產物抑制，提高纖維素原料的轉化率；同時纖維素的糖化與發酵在同一個反應器中進行，提高了設備利用率，降低了產品的生產成本。與此同時，在生物燃料和生物基化學品的工業化生產中，產物濃度一般不能低于100g/L。因此，為了得到含有高濃度產物的發酵醪液，糖化與發酵需要在較高固體含量條件下進行(固體含量一般不低于20％(w/w))。導致發酵結束時，體系仍然有大量木質素和未酶解的纖維素和半纖維素固體顆粒。由于這些顆粒粒度很小，傳統的分離方法如蒸餾、離心、板框壓濾等很難奏效。例如，在蒸餾的過程中，由于大量固體殘渣的存在，會導致管線堵塞，釜底嚴重結焦，從而大大降低蒸餾塔的分離效率和使用壽命，加速設備的損耗；離心耗能大，而且設備昂貴；在板框壓濾過程中，發酵液的粘度極大，固體顆粒直徑很小，很容易造成濾布堵塞而無法實現固體殘渣和產物的有效分離。

因此，開發一種簡單高效的分離木質纖維素發酵醪中固體殘渣和發酵產物的方法，實現固體殘渣和發酵產物的有效分離，降低固液分離的能耗，對于推動木質纖維素轉化生物燃料乙醇和大宗化學品的商業化進程具有里程碑式的意義。因而，尋找一種新的簡單高效的木質纖維素發酵醪中固體殘渣和產物的分離方法具有重要意義。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高效分離木質纖維素發酵醪中固體殘渣和產物的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種高效分離木質纖維素發酵醪中固體殘渣和產物的方法，

(1)制備絮凝劑溶液；

所述的絮凝劑包括殼聚糖、硫酸鋁、明礬、氯化鋁、聚氯化鋁、聚丙烯酰胺、聚苯甲酸中的一種或幾種；

所述的絮凝劑的濃度范圍在10g/l～40g/l；

(2)將木質纖維素發酵醪與絮凝劑溶液混合均勻，混合后攪拌2～10分鐘使絮凝劑與木質纖維素固體充分接觸；

所述的發木質纖維素發酵醪為木質纖維素原料同步糖化與發酵后的發酵醪；

所述的木質纖維素發酵醪和絮凝劑溶液的體積混合比例為10∶1～20∶1；

(3)利用壓榨機或真空抽濾設備對混合后的發酵醪進行固液分離，即得到含有發酵產物的清液和木質纖維素固體殘渣。

所述的壓榨機的壓榨條件為：壓力維持在5Mpa～15Mpa，維持時間為2min～5min；

所述的真空抽濾設備中的真空抽濾條件為：真空壓力控制在0.09Mpa～0.1Mpa，維持時間為15min～40min；

步驟(3)得到的發酵產物清液可進一步分離純化，獲得液態燃料和大宗化學品；固體殘渣含有較高的木質素，可用于生產固體燃料和生產木質素，產生一定的經濟效益和避免污染環境。

所述木質纖維素原料包括農林廢棄物和富含纖維素的城市固體垃圾，所述農林廢棄物包括玉米秸稈、小麥秸稈、稻稈、棉稈、菊芋、芝麻桿、油菜稈、玉米芯、稻殼、谷殼、花生殼、甜高粱莖稈、甘蔗渣、木屑、廢紙、柳枝稷、麻風樹籽殼、硬木、軟木中的一種或幾種。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

(1)本發明適用的原料廣泛，包括玉米秸稈、小麥秸稈、稻稈、棉稈、菊芋、芝麻桿、油菜稈、玉米芯、稻殼、谷殼、花生殼、甜高粱莖稈、甘蔗渣、木屑、廢紙、柳枝稷、麻風樹籽殼、硬木、軟木等農林廢棄物以及富含纖維素的城市固體垃圾等原料中的一種或幾種的組合；

(2)本發明在保證木質纖維素發酵醪中有效產物收率的前提下，大大降低了固液分離的能耗，進一步完善了生物轉化木質纖維素生產燃料乙醇和大宗化學品的生產流程，為木質纖維素生物煉制的產業化提供了技術儲備；

(3)本發明獲到的含有產物的清液可進一步分離純化，獲得液態燃料和大宗化學品；固體殘渣含有較高的木質素，可用于生產固體燃料和生產木質素，產生一定的經濟效益和避免污染環境。

【具體實施方式】