[發明專利]一種麥草微晶纖維素和生物質乙醇低污染聯產工藝

有效

• 申請號: 201210325435.4
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN102839197A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 李金寶;修慧娟;張美云;夏新興;王海;王建;陸趙情;羅清
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于天然高分子技術領域，具體涉及一種麥草微晶纖維素和生物質乙醇低污染聯產工藝。

背景技術

木質纖維素類生物質資源化和能源化利用目前存在的主要技術瓶頸之一是纖維素中存在致密的晶體結構，嚴重阻礙了化學試劑或生物酶對纖維素的可及度。二是纖維素酶降解纖維素效率低，成本高，完全產業化目前還難以實現。因此，纖維素全結構轉化為生物質燃料的技術目前還難以取得很大突破。

另外，國內外生產微晶纖維素是以木材和棉花為原料，其生產工藝具有很大缺點：一是棉花和木材等資源相對緊缺，且成本高，限制了微晶纖維素的生產規模；而且，目前的生產工藝中纖維素無定形區降解后被作為廢棄物而排放，既污染了環境，又浪費了資源。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以農業生產廢棄物——麥草為原料，且制備工藝環保，資源利用率高的麥草微晶纖維素和生物質乙醇低污染聯產工藝。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

1）首先，把純凈的麥草乙醇法纖維素產品（見專利200910023763.7）加入質量濃度為2%~24%的鹽酸溶液中攪拌均勻，纖維素與鹽酸的固液比為1：4~1：28，在40~120℃下水解30~150min，分離產物為不溶物和酸性溶液；

2）將不溶物分散在水中使不溶物質量濃度為5%~40%，并加入不溶物質量2%~18%的NaOH在20~100℃處理20~90min，之后過濾得到不溶物和堿性溶液，洗滌不溶物得到高結晶度的纖維素產品；

3）將高結晶度的纖維素產品用35~125℃的熱風干燥，然后把干燥產品進行粉碎，并用120目篩進行篩選，通過篩孔的部分即為微晶纖維素產品，不能通過篩孔部分重復進行粉碎過篩，直至全部通過篩孔；

4）將步驟1）中的酸性溶液與步驟2）中的堿性溶液混合得混合廢液，然后再用質量濃度為1%~28%的鹽酸溶液調節該混合廢液的pH值為5.0；

5）將該混合廢液在0.1~0.5MPa，100~165℃條件下進行滅菌處理30min；

6）在混合廢液中加入混合廢液體積3%～24%活化后的釀酒酵母進行發酵，發酵溫度為15～60℃，發酵時間為12～108h，即可轉化廢液中的葡萄糖為乙醇；

7）將發酵液進行常壓蒸餾，收集77~79℃溫度范圍內的餾分，即可得到體積濃度為93%～95%的生物質乙醇。

本發明針對纖維素結晶區和無定形區的結構特點和性能區別，采取不同處理、分別利用的思路，通過酸水解和堿處理技術分離結晶區用于制備MCC，無定形區水解為葡萄糖后分別溶于酸水解和堿處理廢液中，利用兩種廢液相互中和并采用生物發酵的方法轉化其中的葡萄糖為乙醇，化解了這兩個技術難題。

將較純凈的麥草乙醇法纖維素采用酸水解技術降解其無定形區為葡萄糖，保留結晶區，并經堿處理除去灰分（麥草原料灰分較大）；最后通過干燥、粉碎工藝制備出微晶纖維素產品。酸水解及堿處理過程中，絕大多數纖維素無定形區和少量結晶區降解為葡萄糖溶解在酸水解和堿處理廢液中。利用兩種廢液相互中和，并采用生物發酵的方法轉化其中的葡萄糖為生物質乙醇，既減少了廢液對環境的污染，又可大大提高纖維素資源的利用率，實現麥草微晶纖維素和生物質乙醇的低污染聯產。

具體實施方式

實施例1：

1）首先，把純凈的麥草乙醇法纖維素產品（見專利200910023763.7）加入質量濃度為10%的鹽酸溶液中攪拌均勻，纖維素與鹽酸的固液比為1：12，在40℃下水解150min，分離產物為不溶物和酸性溶液；

2）將不溶物分散在水中使不溶物質量濃度為30%，并加入不溶物質量15%的NaOH在20℃處理90min，之后過濾得到不溶物和堿性溶液，洗滌不溶物得到高結晶度的纖維素產品；

3）將高結晶度的纖維素產品用100℃的熱風干燥，然后把干燥產品進行粉碎，并用120目篩進行篩選，通過篩孔的部分即為微晶纖維素產品，不能通過篩孔部分重復進行粉碎過篩，直至全部通過篩孔；

4）將步驟1）中的酸性溶液與步驟2）中的堿性溶液混合得混合廢液，然后再用質量濃度為1%的鹽酸溶液調節該混合廢液的pH值為5.0；

5）將該混合廢液在0.1MPa，165℃條件下進行滅菌處理30min；

6）在混合廢液中加入混合廢液體積24%活化后的釀酒酵母進行發酵，發酵溫度為15℃，發酵時間為108h，即可轉化廢液中的葡萄糖為乙醇；