[發明專利]一種提高木質纖維原料酶促糖化效率的熱洗脫毒工藝

無效

• 申請號: 201410307747.1
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104046655A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 楊旭;馬曉建;李洪亮
• 申請（專利權）人: 河南天冠生物燃料工程技術有限公司
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;C12P7/18;C12P7/10;C12P7/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于生物質技術領域，具體涉及一種提高木質纖維原料酶促糖化效率的熱洗脫毒工藝。

背景技術

在天然木質纖維原料結構中，纖維素是被木質素和半纖維素包裹在里面的。纖維素酶水解木質纖維原料是固液雙相反應過程，纖維素酶能否有效地吸附到纖維素上是影響酶解效率的關鍵因素。預處理方法（酸處理、堿處理，蒸汽爆破等）可在一定程度上使物料結構變得松散，半纖維素得到很大程度降解，但是木質素的剛性結構未能得到有效改變，影響了后續的酶解過程。且木質素的存在會造成纖維原料酶解過程中的負面影響：屏蔽纖維素酶對纖維素的吸附作用；可溶木質素片段抑制酶的活性；吸附纖維素酶造成“無效吸附”，產生這些影響的原因很大程度上取決于木質素的物理結構。預處理過程中也相應產生了抑制纖維素酶解和發酵的物質如乙酰丙酸、糠醛、羥甲基糠醛和酚類化合物等。

本發明通過測定木質纖維原料中木質素的玻璃轉化溫度Tg，國內首次提出采用熱洗工藝（溫度大于Tg）對原料進行處理，去除預處理過程中產生的復雜抑制物，并改變木質素的物理形態，降低與纖維素的結合作用，進行高底物濃度酶解，為纖維素酶解反應的進一步工藝優化提供參考。

熱洗工藝的核心思想是對原料進行脫毒，不強求木質素裂解溶出，只是利用木質素在一定溫度條件下可以由玻璃態轉化為偏軟的橡膠態這一特性，使原料在高溫狀態破壞木質素對纖維素的粘合力，使纖維素得以暴露，有利于吸附纖維素酶和降低原料粘度，從而增加底物濃度，提高酶解效率。

發明內容

本發明目的在于提供一種提高木質纖維原料酶促糖化效率的熱洗脫毒工藝，該工藝利用木質素玻璃態轉化溫度下木質素的物理性質發生改變，使纖維素得以暴露，有利于吸附纖維素酶和降低原料粘度，并且去除了預處理過程中產生的復雜抑制物，大幅度降低了生產成本。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種提高木質纖維原料酶促糖化效率的熱洗脫毒工藝，該工藝為：將木質纖維原料經粉碎、預處理、熱洗、保溫保壓分離后得到固相和液相，其中含有半纖維素水解物的液相（含有木糖）可用于生產其他化學品如沼氣，木糖醇等；含有纖維素和木質素的固相經酶解和發酵可用于發酵成其他化學品，如乙醇，丁醇，丁二醇等。

具體的，熱洗工藝過程在特定的反應器中進行，熱洗反應器和保溫保壓分離設備可以是一體設備，也可以是單獨設備進行。

在具體的實施過程中，可以把木質纖維原料粉碎至長度不大于50mm，脫除雜質后送至預處理工段（酸處理、堿處理，蒸汽爆破等）；預處理后的物料加1～15重量倍水（或加入少量添加劑）進行熱洗反應，洗滌后保溫保壓分離出的含半纖維素水解物的液相可直接用于生產其他化學品，如木糖醇，沼氣等；含有纖維素和木質素的固相按10～200U/g纖維素加入纖維素酶進行糖化和后續發酵為乙醇、丁醇、丁二醇等。

本發明方法的技術方案主要包括原料粉碎、預處理、熱洗、糖化、發酵等，生產流程如圖1所示。

附圖說明

圖1是熱洗脫毒工藝及酶促糖化發酵的生產流程。

具體實施方式

以下以玉米秸稈為例對本發明方法作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不局限于此。

實施例

1）將500g玉米秸稈原料粉碎至長度不大于50mm，利用振動篩將雜質脫除后送至蒸汽爆破工段，在1.6MPa壓力下維持20min進行汽爆處理。

2）蒸汽爆破后的固體物料加5L的水進行熱洗，控制熱洗溫度在140℃，反應20min后保壓過濾，分離后所產生的洗滌水（即含半纖維素水解物的液相）可以用于生產其他化學品；過濾分離后所得固體（即含有纖維素和木質素的固相）按25U/g纖維素加入纖維素酶及水溶液，并加入活化好酵母液55ml進行同步糖化發酵乙醇，控制總固形物濃度為30%，溫度控制在37℃，周期為80h。

3）發酵好的成熟醪直接帶渣在反應器內進行蒸餾，蒸餾溫度保持在90℃，可得到510ml純度為7.32%（V/V）的乙醇溶液。