[發明專利]一種堿預處理、低壓力蒸汽閃爆與生物酶聯合處理綜合利用棉稈皮的方法

在審

• 申請號: 201510470827.3
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN105154986A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 侯秀良;張莉;夏勝娟;馬博謀
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: D01B1/10
• 分類號: D01B1/10;D01C1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種生物質資源利用方法，尤其是涉及一種堿預處理、低壓力蒸汽閃爆與生物酶聯合處理綜合利用棉稈皮的方法，屬生物質資源利用領域。

背景技術

棉稈作為棉花種植的副產品，其表面韌皮中含有纖維素以及木質素、半纖維素等非纖維素物質。棉稈皮屬于可再生資源，其纖維素含量40％左右，從棉稈皮中提取適合于紡織，復合材料制備的棉稈皮纖維，有助于提高棉作物的價值。目前，大部分棉稈被當成廢料燃燒，造成生物資源的極大浪費。所以，對棉稈韌皮進行更好地開發利用尤為重要。

目前，涉及棉稈皮利用的專利主要有：(1)秸稈類生物質資源利用，如發明專利《生物質秸稈多口閃爆預處理生產系統及其生產工藝》(公開號：CN104474975A)，利用生物質秸稈原料閃爆技術，通過生物質秸稈飼料生產線、食用粉生產線、制漿生產線、生產酒精燃料生產線和木塑復合建材生產線生產出不同類的產品；(2)蒸汽閃爆法制備棉稈皮纖維，如發明專利《一種棉稈皮纖維清潔脫膠方法》(公開號：CN101008108A)，采用閃爆與高溫高壓后處理相結合的方法制備棉稈皮纖維；發明專利《一種蒸汽閃爆和堿處理相結合制備紡織用棉稈皮纖維的方法》(公開號：CN104047063A)，先采用蒸汽閃爆分離棉稈皮，然后用氫氧化鉀進一步處理，最后用雙氧水漂白。蒸汽閃爆后，纖維得率為50％左右，而30％左右已分離、降解的半纖維素被忽略。本發明專利利用堿預處理，降低閃爆壓力，在利用纖維素纖維的同時，利用閃爆后除纖維外30％左右物質糖化發酵制備生物酒精，提高棉稈皮利用率。

發明內容

為了進一步提高棉稈皮的利用率，尤其是能同時利用棉稈皮中的纖維素纖維以及分離出的半纖維素、多糖、單糖等物質，本發明降低蒸汽閃爆的壓力。為確保棉稈皮能在較低的蒸汽閃爆條件下得到較好的分離效果，先用堿預處理棉稈皮，預處理后的棉稈皮帶著堿液采用閃爆時間極短(0.0875s)的汽爆工藝試驗臺閃爆；較低的蒸汽閃爆條件可減少阻礙后續糖化發酵的糠醛等物質產生，綜合利用棉稈皮。

本發明所采用的技術方案是一種堿預處理、低壓力蒸汽閃爆與生物酶聯合處理綜合利用棉稈皮的方法，具體按照以下步驟實施：

(1)機械切割：將棉稈皮切割成8～12cm長的段；

(2)堿預處理：將步驟(1)得到的棉稈皮置于固液比為1∶10～1∶20的堿溶液中，堿用量為2～20g/L；

(3)蒸汽閃爆：堿預處理后的棉稈皮不洗滌，將流動水壓出后，裝入閃爆罐中，通入飽和水蒸汽，使飽和水蒸汽壓強達到0.6～1.0Mpa，維持飽和水蒸汽壓強60～300s后以0.0875s瞬間閃爆，將蒸汽閃爆后得到的粗纖維和水解液均收集起來，分別進行下述處理；

(4)洗滌：將蒸汽閃爆后得到的粗纖維置于固液比為1∶20～1∶40的清水中反復洗滌，用濾布過濾，分別收集洗凈后的粗纖維和濾液，并將粗纖維在室溫下晾干；

(5)漆酶處理：用漆酶介體體系進一步處理粗纖維，達到處理時間后升溫至90～100℃煮1～2h；

(6)離心分離：將濾液和水解液離心分離，分別收集上清液和殘渣，并將得到的殘渣烘干、粉碎；

(7)木聚糖酶水解：在上清液中加入木聚糖酶進行水解糖化，達到處理時間后升溫至90～100℃煮1～2h；

(8)生物酶處理：用纖維素酶和半纖維素酶復配處理殘渣，水解糖化，達到處理時間后升溫至90～100℃煮1～2h；

(9)發酵：將步驟(7)和(8)得到的酶解液離心后取上清液收集在一起，發酵制備生物酒精。

2、根據權利要求1所述堿預處理，其特征在于，所述堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀，預處理溫度可以是常溫，浸泡10～24h，也可以是60～100℃，堿煮1～5h。

3、根據權利要求1所述洗滌，其特征在于，先將棉稈皮粗纖維置于固液比為1∶20～1∶30、90～100℃熱水中水煮1～2h，后在常溫水中洗滌0.5～1.5h。

4、根據權利要求1所述的漆酶介體體系進一步處理粗纖維，其特征在于，所述漆酶來自白腐真菌或云芝，處理溫度為25～55℃，固液比為1∶10～1∶25，pH值為3.0～6.0，漆酶用量為20～600U/g棉稈皮纖維，所述介體為ABTS或HBT，用量為棉稈皮纖維干重的0.5～6％，處理時間為5～25h，處理后的纖維用清水洗凈，在室溫條件下晾干，晾干后的纖維用針齒密度為10～15齒/cm的不銹鋼梳子梳理，得到棉稈皮細纖維。