[發(fā)明專利]一種油茶殼綜合利用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310271691.4
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103320477A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱均均;朱圓圓;蔣發(fā)現(xiàn);勇強(qiáng);徐勇;李鑫;余世袁
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12P19/14;C12P19/02;C12P19/12;C12P19/00;C12P19/04;C07C47/58;C07C45/78;C12R1/84
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 邱興天

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油茶殼綜合利用方法。

背景技術(shù)

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，又是石油資源短缺的國家，把我國豐富的生物質(zhì)資源高值化利用是我們國家實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要保證，不僅對于保障我國能源、國家安全、環(huán)境保護(hù)有十分重要的意義，而且可在我國建立一個新的產(chǎn)業(yè)，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展農(nóng)業(yè)和提高農(nóng)民收入，為中央政府高度重視的“三農(nóng)”問題的解決提供一條新途徑。

油茶是我國特有的木本油料作物，主要分布在我國的南方各省。目前全國油茶栽種面積為400萬公頃左右。隨著我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和國家退耕還林工程的實施，油茶以其經(jīng)濟(jì)、防護(hù)兼用林的突出產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和比較優(yōu)勢，必將成為我國發(fā)展最快和最具發(fā)展?jié)摿Φ哪颈居土现弧?jù)統(tǒng)計，每年可產(chǎn)生油茶果為5.6×10⁶噸，經(jīng)加工后可產(chǎn)生副產(chǎn)品—油茶殼3.0×10⁶噸。油茶殼屬于農(nóng)業(yè)廢棄物常常被扔掉或者燒掉而得不到有效利用。油茶殼主要含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三種組分。因此，它對環(huán)境友好可以被很好的用來提取茶皂素、鞣質(zhì)，生產(chǎn)木糖、木糖醇、糠醛、活性炭、鉀鹽，作為培養(yǎng)基生產(chǎn)食用菌等。然而，如何在一個整合的工藝中全部利用其三種組分生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品，這還是個難題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種油茶殼綜合利用方法，綜合利用油茶殼生產(chǎn)燃料乙醇、低聚木糖和香草醛，為生物質(zhì)原料的高值化利用提供可靠的方法，變廢為寶，減輕環(huán)境壓力。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種油茶殼綜合利用方法：先粉碎油茶殼，再堿性氧化處理并固液分離得黑液和固體渣；固體渣經(jīng)纖維素酶酶解制得單糖進(jìn)行乙醇發(fā)酵，制備乙醇；調(diào)節(jié)黑液pH，固液分離得殘渣和香草醛溶液；殘渣經(jīng)木聚糖酶酶解制得低聚木糖溶液和剩余物，剩余物經(jīng)氧化制備香草醛。

所述的油茶殼綜合利用方法，包括以下步驟：

（1）取油茶殼粉碎至0.2~0.4mm，控溫110~120℃，液固比為10.0~15.0，堿液處理90~150min；固液分離得黑液和固體渣；

（2）將固體渣按10~15%的底物濃度進(jìn)行纖維素酶水解，采用樹干畢赤酵母對酶解液進(jìn)行乙醇發(fā)酵；纖維素酶用量：25~30FPIU/g纖維素，β-葡萄糖苷酶用量：8~10IU/g纖維素，酶水解條件：150~180r/min，50℃，90~100h；發(fā)酵條件：150~180r/min，30℃；

（3）調(diào)節(jié)黑液pH1~7，固液分離，得殘渣和上清溶液，從上清溶液中獲得香草醛；

（4）采用木聚糖酶對殘渣進(jìn)行酶水解，固液分離，得低聚木糖溶液和剩余物；酶用量：10~15IU/g木聚糖，酶水解條件：pH4.8，50℃，24~30h；

（5）將剩余物加入1.9~2.2mol/L氫氧化鈉溶液，以CuO為催化劑，在170℃油浴中反應(yīng)2~3h，制得香草醛。

步驟（1）中，堿液是質(zhì)量體積濃度為10~14%的NaOH溶液。

步驟（1）中，固液分離為采用G₁過濾器抽濾進(jìn)行固液分離，固體渣并用蒸餾水多次洗滌至中性，合并濾液和洗液得黑液。

步驟（1）中，堿液處理的條件為：溫度120℃，時間150min，氫氧化鈉濃度12%，液固比10.0。

步驟（2）中，酶解液先經(jīng)過濃縮，再進(jìn)行乙醇發(fā)酵。

步驟（3）中，所用的黑液的pH6。

步驟（4）中，所述的木聚糖酶為來源于江蘇康維生物有限公司的含少量β-木糖苷酶的木聚糖酶。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明油茶殼綜合利用方法，先用氫氧化鈉預(yù)處理油茶殼的條件，固液分離得到的固體渣采用纖維素酶水解后進(jìn)一步發(fā)酵制備燃料乙醇；固液分離得到的黑液中和至pH6，固液分離得到的上清液中含有較高濃度的香草醛（無須進(jìn)行木質(zhì)素氧化），沉淀先采用含少量β-木糖苷酶的木聚糖酶進(jìn)行酶水解制備低聚木糖，然后其酶解殘渣進(jìn)一步氧化制備香草醛。因此，通過本工藝的研究，最終可以實現(xiàn)生物質(zhì)全部利用制備燃料乙醇、低聚木糖和香草醛。為生物質(zhì)原料的高值化利用提供可靠的方法，變廢為寶，減輕環(huán)境壓力。

附圖說明

圖1是油茶殼綜合利用方法流程圖；

圖2是酶水解液直接乙醇發(fā)酵歷程圖；

圖3是酶水解液濃縮1倍后乙醇發(fā)酵歷程圖；