[發(fā)明專利]一種適用于木質纖維素原料長期儲存的方法

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• 申請日: 2016-06-07
• 公開（公告）號: CN107475326A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 張建;邵帥;鮑杰
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及木質纖維素生物煉制領域，是一種適用于木質纖維素原料長期儲存的方法。

背景技術

如何保證木質纖維素原料在長期儲存過程中不受微生物的侵染并避免可發(fā)酵性組分的損失，一直是困擾生物煉制工廠原料供應商的難題。木質纖維素原料的常規(guī)儲存方法主要包括干法儲存和濕法儲存。干法儲存是指將干的(含水量低于10％)木質纖維素原料直接打包后進行存儲，其缺點是昂貴的原料干燥成本、存貯過程中的固體損失以及較大的火災風險。濕法儲存則類似秸稈青儲，即將新收獲的、濕的木質纖維素原料直接存儲起來。在存儲過程中秸稈中的一些內源微生物如乳酸菌會消耗氧氣并生成有機酸來營造一個厭氧的酸性環(huán)境，進而抑制雜菌微生物的侵染。但是，秸稈的打包和拆包，以及大量秸稈與少量微生物或酸性或堿性抑菌化合物的混合是濕法儲存大規(guī)模應用時難以逾越的技術難題。

與常規(guī)的存儲方法不同，美國密歇根州立大學的Dale教授提出用生物煉制的觀點來解決原料的長期存儲問題。一種方法是將木質纖維素原料進行預處理并酶解后，以水解液的形式存儲起來，但水解液中含有豐富的碳源而有較大的染菌風險。另外一種方法則是存儲氨纖維爆破后的木質纖維素原料。但氨纖維爆破后的物料pH值接近中性，且富含銨鹽等氮源，預處理中產生的抑制物濃度較低，極易染菌而不利于物料的長期儲存。基于上述分析，盡管木質纖維素原料的長期儲存已經受到廣泛的重視和研究，但仍然沒有經濟可行的方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明基于生物煉制的策略來解決木質纖維素原料的長期儲存問題。目的在于克服氨纖維爆破后木質纖維素原料存儲過程中易于染菌的缺點。本方法可以大幅提高木質纖維素原料的堆積密度，降低木質纖維素原料的運輸成本；預處理中產生的抑制物包括乙酸、糠醛和5-羥甲基糠醛以及預處理中創(chuàng)造的酸性環(huán)境可有效抑制雜菌微生物的侵染，避免木質纖維素原料中可發(fā)酵性組分在長期儲存過程中的損失；而且，酸性的儲存環(huán)境可促進未降解的半纖維素在儲存過程中的降解，有利于后續(xù)的酶解和發(fā)酵。

為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

在原料收集地對木質纖維素原料進行干法稀酸預處理，然后將處理后的物料進行長期儲存；儲存的原料可以按照生產需求定期或不定期的運送到生物煉制工廠進行后續(xù)的生物煉制加工。

與現有技術相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和效果如下：

1、本發(fā)明可大幅提高木質纖維素原料的對比密度，降低木質纖維素原料的運輸成本；

2、本發(fā)明通過干法稀酸預處理中產生的抑制物以及預處理所創(chuàng)造的酸性環(huán)境可以有效抑制雜菌微生物的侵染；

3、本發(fā)明中由于干法稀酸預處理所創(chuàng)造的酸性環(huán)境可促進未降解半纖維素在長期儲存中的緩慢降解，有利于后續(xù)的酶解和發(fā)酵操作。

【附圖說明】

圖1對干法稀酸預處理后的秸稈進行不同存儲周期后(0天；15天；29天；59天和91天)的酶解評價；

【具體實施方式】

本發(fā)明的生產工藝包括：在原料收集地對木質纖維素原料進行干法稀酸預處理，然后將處理后的物料進行長期儲存；儲存的原料可以按照生產需求定期或不定期的運送到生物煉制工廠進行后續(xù)的生物煉制加工。

實施例1

將玉米秸稈進行干法稀酸預處理，預處理條件為：秸稈固體和稀硫酸的固液比2:1(質量比)，硫酸用量2.5g/100g秸稈，175℃，50rpm處理5分鐘，預處理后秸稈固體含量為50％左右。預處理后秸稈中的纖維素和半纖維素含量分別為37.86±0.47％和4.70±0.24％，堆積密度為190kg/m³(未進行預處理的秸稈堆積密度約為114kg/m³)。對剛做完預處理的秸稈進行酶解測試，酶解條件為固體含量2.5％(質量比)，纖維素酶用量20FPU/g干固體，50℃、150rpm的恒溫水浴中酶解時間72小時，纖維素轉化率可達77.42±0.62％。

實施例2