[發明專利]干存儲耦合蒸汽爆破預處理提高秸稈酶解糖化效率的方法有效

申請號：	201310167113.6	申請日：	2013-05-08
公開（公告）號：	CN103224966A	公開（公告）日：	2013-07-31
發明（設計）人：	元英進;劉志華;李炳志;秦磊	申請（專利權）人：	天津大學
主分類號：	C12P19/14	分類號：	C12P19/14
代理公司：	天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201	代理人：	陸藝
地址：	300072***	國省代碼：	天津;12
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摘要：
搜索關鍵詞：	存儲耦合蒸汽爆破預處理提高秸稈糖化效率方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及生物質新能源技術領域，特別涉及干存儲耦合蒸汽爆破預處理提高秸稈酶解糖化效率的方法。

背景技術

21世紀以來，隨著能源危機、環境污染和糧食短缺問題日益突出，發達國家和發展中國家越來越認識到尋求清潔、可再生能源的迫切性。世界能源發展正步入一個嶄新的時期，即世界能源結構正在經歷由化石能源為主向可再生能源為主的變革。木質纖維素乙醇因被當作最佳液體替代燃料并具有生態效益而成為工業生物技術的研究熱點，其與當今能源危機和環境污染等問題的解決密切相關。

木質纖維素乙醇是人們尋求替代能源的重要方向。其經歷了兩個階段，以玉米、小麥等糧食作物作為生產原料的第一代生物燃料技術和以麥稈、草和木材等農林廢棄物為主要原料的第二代生物燃料技術。日趨嚴峻的世界糧食形勢，使第一代生物燃料漸失優勢，遵循不“與糧爭地”，不“與人爭食”方針的第二代生物燃料正成為未來生物質能源發展的方向。木質纖維素是地球上最豐富、最廉價，且符合可持續發展要求的可再生資源。中國生物質資源量非常巨大，每年農作物秸稈產量約為7億噸，其它農業廢物大約1.3億噸；林業生物質資源每年可用于能源用途大約3億噸；城市固體廢棄物年產量大約1.5億噸。

木質纖維素乙醇工藝主要包括原料的種植和收割、存儲和粉碎、預處理、酶解和發酵等單元操作。由于秸稈收割具有季節性，因而不能一次性利用，必須進行存儲。其中原料的存儲不但會影響生物質轉運和理化特性，而且還會顯著影響預處理、酶解和發酵。同時，原料的存儲所需成本在纖維素乙醇生產中占有很高比重，并且會顯著影響糖得率和乙醇產率。傳統的干存儲技術，生物質干物質的丟失在10～25%，并且容易引起火災。天然木質纖維素本身結構緊密，必須對其進行預處理。預處理方法主要包括物理法、化學法、物理化學法和生物法。蒸汽爆破預處理被認為是一種具有應用前景的預處理技術。蒸汽爆破過程主要包括兩個過程：自水解過程和爆破過程。蒸汽爆破預處理不添加任何催化劑，處理時間短，對環境無污染，能耗較低。

但是，如何有效的將干存儲秸稈與蒸汽爆破預處理耦合實現秸稈高效利用尚未報道。

發明內容

本發明的目的是針對現有的干存儲技術成本高、秸稈干物質損失多，預處理效率低、污染大等問題，提出一種干存儲耦合蒸汽爆破預處理提高秸稈酶解糖化效率的方法。

本發明的技術方案概述如下：

干存儲耦合蒸汽爆破預處理提高秸稈酶解糖化效率的方法，包括如下步驟：

（1）將新鮮秸稈粉碎，干燥，封裝在密封裝置中，無氧存儲；

（2）將步驟（1）獲得的干存儲秸稈在蒸汽爆破反應器內用蒸汽加熱，瞬間釋放壓力，得到固液混合物；

（3）將所述固液混合物固液分離，固體用去離子水洗、干燥，干燥物加入纖維素酶和水，調pH=4.5-5.5，酶解，然后固液分離，得到富含葡萄糖和木糖的液體。

步驟（1）較好的是：將新鮮秸稈粉碎，干燥至含水質量為5%-20%，按照60g/L-180g/L的密度封裝在密封裝置中，無氧存儲1-12個月。

步驟（2）較好的是：將步驟（1）獲得的干存儲秸稈在蒸汽爆破反應器內用蒸汽加熱到溫度為160℃-220℃，維持3-10min，瞬間釋放壓力，得到固液混合物。

步驟（3）較好的是：將所述固液混合物固液分離，固體用去離子水洗、干燥，按1g干燥后的干燥物、3FPU-36FPU的纖維素酶和6-24g水的比例將干燥物和纖維素酶加到水中，調pH=4.5-5.5，酶解48-168h，固液分離，得到富含葡萄糖和木糖的液體。

秸稈優選為玉米秸稈、高粱秸稈、水稻秸稈或小麥秸稈。