[發明專利]一種預處理、酶解過程中調節高濃度底物pH的方法

在審

• 申請號: 201510734430.0
• 申請日: 2015-11-02
• 公開（公告）號: CN105177057A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 劉同軍;趙晗
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

技術領域

本發明涉及一種預處理、酶解過程中調節高濃度底物pH的方法。

背景技術

為使第二代燃料乙醇具有經濟競爭性，獲得高濃度(>5％)的乙醇是一個前提條件，要達到高質量、高濃度的乙醇就需要在預處理和酶水解階段進行高濃度底物處理，在整個操作流程中pH需要在不同階段進行調節。

但液體或者低濃度流體很容易進行酸堿調節。但對高濃度的體系則很難。尤其是25％(w/v)以上的木質纖維素,吸水性很強，幾乎沒有游離的液體，傳質很困難，導致pH調節在高濃條件下很難進行，而從經濟成本考慮，高濃度的木質纖維素操作在生物能源領域又很多，如何調節高濃底物的pH是一個關鍵問題，pH的調節關系到預處理及酶解的成敗。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種預處理、酶解過程中調節高濃度底物pH的方法。

本發明的技術方案如下：

一種預處理、酶解過程中調節高濃度底物pH的方法，步驟如下：

(1)將待調pH的高濃度底物取樣，并記錄取樣量m，取出的樣品加水稀釋，稀釋到質量濃度為5～15wt％，將稀釋后的樣品調節到目標pH，記錄稀釋后的樣品調節到目標pH所用試劑的體積v；

(2)測待調pH的高濃度底物的總質量，將步驟(1)中取樣量m、目標pH所用試劑的體積、待調pH的高濃度底物的總質量數據代入公式：計算待調pH的高濃度底物調節到目標pH所用試劑的體積V；

式中，W為待調pH的高濃度底物的總質量，單位：g

V為待調pH的高濃度底物調節到目標pH所用試劑的體積，體積單位，ml

v＝稀釋后的樣品調節到目標pH所用試劑的體積，體積單位，ml

m為取樣量，單位：g

(3)將步驟(2)計算得到的待調pH的高濃度底物調節到目標pH所用試劑的量加入待調pH的高濃度底物中，充分攪拌混合均勻，即完成高濃度底物pH的調節。

根據本發明，優選的，步驟(1)中取樣量m為5～10g。

根據本發明，優選的，步驟(1)中稀釋后的底物質量濃度為5～10wt％。經過無數次實驗證明，在這個濃度范圍有游離液體，調節pH較容易。

根據本發明，優選的，步驟(1)中高濃度底物質量濃度為25～40wt％。

根據本發明，優選的，調節到目標pH所用試劑為氫氧化鈉、碳酸氫鈉、鹽酸或硫酸。

本發明優選的，所述硫酸質量濃度為70～98wt％。

根據本發明優選的，將高濃度底物從pH為11～12調到pH為5～5.5，所用試劑為72％的硫酸。

如果需要處理的總木質纖維素量大可以用98％的濃硫酸。pH5～5.5為纖維素酶和半纖維素酶水解的最佳pH。

根據本發明，優選的，為了使pH調節充分均勻，步驟(3)，攪拌混合均勻后進行進行靜置4～7h。

本發明的有益效果如下：

本發明利用已知小量的高濃底物稀釋后所需的酸堿量來計算總的樣品所需要的酸堿量。然后可以直接將所需酸堿和需要調節的高濃底物直接混合，充分攪完全拌，使整個體系均一。這樣即可使pH調節到目的值。本法可行的另一個原因是，開始只有部分底物水解，但隨著液體的釋放，固體濃度逐漸降低，傳質問題越來越小。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明做進一步說明，但不限于此。

實施例1

一種預處理、酶解過程中調節高濃度底物pH的方法，步驟如下：

(1)將待調pH的高濃度底物取樣，高濃度底物質量濃度為25～40wt％。并記錄取樣量m，取樣量m為5g，取出的樣品加水稀釋，稀釋到質量濃度為6wt％，將稀釋后的樣品調節到目標pH，將高濃度底物從pH為11.2調到pH為5.2，所用試劑為72％的硫酸，記錄稀釋后的樣品調節到目標pH所用試劑(72％的硫酸)的體積v；

(2)測待調pH的高濃度底物的總質量，將步驟(1)中取樣量m、目標pH所用試劑的體積、待調pH的高濃度底物的總質量數據代入公式：計算待調pH的高濃度底物調節到目標pH所用試劑的體積V；

式中，W為待調pH的高濃度底物的總質量，單位：g

V為待調pH的高濃度底物調節到目標pH所用試劑的體積，體積單位，ml

v＝稀釋后的樣品調節到目標pH所用試劑的體積，體積單位，ml

m為取樣量，單位：g