[發明專利]一種玉米秸稈的高效組合加工方法

有效

• 申請號: 201310275766.6
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103320483A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 李永富;王莉;史鋒;陳正行
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14
• 代理公司: 無錫華源專利事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 馮智文

技術領域

本發明涉及玉米秸稈的加工方法，尤其涉及玉米秸稈的高效超微粉碎及生物酶酶解組合加工方法，屬于農作物秸稈的綜合加工利用領域。?

背景技術

我國年產農作物秸稈6億多噸，其中玉米秸稈產量達2.7億噸，在所有秸稈種類中居首位。與其他農作物秸稈相比，玉米秸稈具有結構特殊、木質化程度高、可利用營養成分高、易于采集等優勢，然而，目前每年所產玉米秸稈中42%被直接還田或過腹還田（制備青儲飼料），30%用于農用燃料，高附加值的加工利用形式比例不足10%，造成嚴重的浪費和環境污染。在化學成分上，玉米秸稈主要由纖維素（30~50%）、半纖維素（25~30%）和木質素（約10%）組成，木質素和半纖維素以共價鍵形式結合，并將纖維素分子包埋其中，形成結構致密、柔韌性極大的細胞壁結構，對微生物及其代謝酶類具有很強的空間阻礙作用，不經預處理或降解很難進行有效的生物轉化利用。?

目前玉米秸稈的加工包括氨化、酸堿水解、蒸汽爆破、機械粉碎等方法。氨化和酸堿水解法或者需添加化學試劑，或者會產生對人體有害的副產物糠醛，不僅威脅人類健康，還會導致環境污染；蒸汽爆破（汽爆）相對清潔，可在一定程度上熔化木質素、降解半纖維素，松散和軟化纖維素，增加秸稈的孔隙度和生物可及性，但總體對細胞壁屏障結構的破壞并不徹底，且能耗高、噪聲大；現有機械粉碎粒度（最細可達50μm）尚不能達到有效破壞細胞壁致密屏蔽層的程度，鑒于玉米秸稈的超強柔韌性，直接將其粉碎至較細粒度十分困難，且粉碎中因纖維表面電荷增加，表面電荷增大而發生結塊、發熱等問題，粉碎效率低，因此，秸稈柔性物質超微粉碎是迄今未能解決的一大技術難題。?

發明內容

針對現有秸稈加工技術存在的上述缺陷，本申請人經過研究改進，提供一種玉米秸稈的高效超微粉碎和酶解組合加工方法。該方法創造性地解決了玉米秸稈柔性屏障超微粉碎這一大技術難題，實現了玉米秸稈的高效處理轉化，清潔、環保、零排放。?

本發明的技術方案如下：?

一種玉米秸稈的高效組合加工方法，步驟如下：先用微粉碎機將玉米秸稈粉碎成50~100μm的秸稈粉末；再用球磨機將上述桔梗粉末研磨至10~20μm，得超微秸稈粉末；最后向該超微秸稈粉末中加入650~750U/g復合纖維素酶，于50℃酶解5~7h，得玉米秸稈高效加工終產物，優選的，所述復合纖維素酶加酶量為700U/g，酶解時間6h。

其進一步的技術方案如下：?

通過調控所述球磨機的研磨時間和球磨轉速來控制研磨粒度，粉碎粒度最低可至10μm。

在進行所述微粉碎機粉碎前，先將玉米秸稈切成長1~3厘米、寬0.5~1.5厘米、厚0.1~1.0厘米的片狀碎片。?

與現有玉米秸稈加工方法相比，本發明具有如下有益效果：?

本發明采用了有序的兩步粉碎研磨技術，創造性地解決了玉米秸稈柔性屏障超微粉碎這一大技術難題，同時有效克服了直接一步粉碎至較細粒度過程中產生結塊、發熱、粉碎效率低的問題；申請人經過摸索和篩選發現，先采用微粉碎機將秸稈粉碎至50~100μm，纖維可從柔性片段變成具有一定剛性的顆粒（秸稈粉末），大大降低了物料韌性，為后續超微粉碎創造了必要條件；然后采用球磨法，通過調控研磨時間和電機電流控制粒度大小，最終可將秸稈粉末研磨成10μm級超微粒度；此時秸稈細胞壁屏障結構完全破壞，纖維素、半纖維素等有效成分充分暴露，陽離子交換能力和反應性顯著增強，持水力、膨脹力顯著降低，達到生物可及，為秸稈的后續高效轉化和利用清除了結構上的障礙。

本發明在上述超微粉碎基礎上協同復合纖維素酶解，于適宜酶解條件下，復合纖維素酶可將秸稈纖維高效轉化成可溶性糖，經檢測，最適條件下，酶解終產物可溶性還原糖含量可達36.89%，總糖轉化率可達87.0%。?

本發明不需添加酸、堿等化學試劑，不產生有害副產物糠醛，清潔、環保、零排放，成功克服了玉米秸稈難以高效轉化利用的技術門檻，具有重要的推廣應用價值。?

具體實施方式

以下結合實施例，說明本發明的具體實施方式。?

如無特殊說明，以下實施例所涉及各生產設備和復合纖維素酶均為市售商品。其中，微粉碎機購自青島捷怡納機械科技有限公司（型號：JYNU75-75），球磨機購自啟東宏宏儀器設備廠（型號：KEQ）；復合纖維素酶購自無錫聯合恒洲化工有限公司。?

超微秸稈粉末制備實施例（實施例1~實施例6）

實施例1