[發明專利]一種利用有機堿預處理劑預處理木質纖維素的方法

在審

• 申請號: 201810202842.3
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108517340A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 譚天偉;蔡的;秦培勇;陳長京;文皓;張長偉
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P19/02;C12P7/36;C12P7/16;C12P7/10;D21C3/00;C12R1/865;C12R1/145
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;方莉

本發明涉及一種利用有機堿預處理劑預處理木質纖維素的方法。該方法在有機羥基和氨基的協同作用下降解木質纖維素，有效降解纖維質的木質素組分，實現纖維素和半纖維素的有效回收。預處理后獲得的固相物質能有效酶解制備纖維糖，進而實現纖維質的高效轉化和利用。本發明提供的技術方案綠色環保，纖維質預處理效率高，適合工業化應用。

技術領域

本發明屬于生物質煉制技術領域，具體涉及一種利用有機堿預處理劑預處理木質纖維素的方法。

背景技術

利用木質纖維素底物制備生物基燃料和化學品具有綠色性，可持續性，是對傳統石化煉制路線的有效補充和升級。目前，針對木質纖維素類物質的轉化路線之一是通過酶的作用，將降解植物細胞壁中的纖維素和半纖維素降解為單糖或寡糖，進而通過微生物轉化實現化學品的發酵生產。制約這一路線的主要瓶頸是木質纖維素的高聚物結構較為穩定，導致其預處理成本高昂。設計合理的木質纖維素預處理方法，可以有效去除木質纖維素中具有生物毒性的木質素成分，充分暴露可降解為纖維糖的纖維素和半纖維素成分，進而增加纖維質底物與纖維素酶的接觸面積，提高纖維糖的制備效率。

多種預處理方法可以對木質纖維素進行預處理，去除包裹在纖維素內的木質素和半纖維素，將纖維素三維結構破壞，使得纖維素充分暴露，從而進一步增加纖維素酶的結合位點，提高纖維素的酶水解效率。傳統的木質纖維素預處理方法存在這樣或那樣一些問題，例如，生物法降解木質纖維素效率較低，酸堿法等造成大量含有酸堿的污水排放，造成環境污染；水熱法和有機溶劑法盡管消除了酸堿廢水排放帶來的環境污染問題，但較高的預處理溫度對設備要求較高；此外，有機溶劑的回收和再利用也消耗了大量的能量。

因此，目前亟需研究開發一種安全、綠色、高效、工藝簡單、對設備要求不高的用于木質纖維素預處理的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種利用有機堿預處理劑預處理木質纖維素的方法。該方法在有機羥基和氨基的協同作用下降解木質纖維素，有效降解纖維質的木質素組分，實現纖維素和半纖維素的有效回收。預處理后獲得的固相物質能有效酶解制備纖維糖，進而實現纖維質的高效轉化和利用。

為此，本發明第一方面提供了一種利用有機堿預處理劑預處理木質纖維素的方法，其包括：

步驟A，將木質纖維素原料與有機堿預處理劑的水溶液混合均勻，制得固液混合物；

步驟B，對所述固液混合物進行熱處理，制得預處理混合物；

步驟C，將所述預處理混合物冷卻，進行固液分離，得到固相預處理纖維素渣；其中，所述有機堿預處理劑中含有羥基和氨基。

本發明中，所述有機堿預處理劑為含有醇羥基和氨基的有機堿性化合物，和 /或含有醇羥基的有機化合物和含有氨基的有機堿性化合物的有機堿性混合物。

在本發明的一些實施方式中，所述含有羥基和氨基的有機堿性化合物為分子中含有至少一個醇羥基和至少一個氨基，常溫下為液態或半液態的有機堿，優選為分子中碳原子數小于4，常溫下為液態，低粘度的有機堿。

在本發明的一些具體實施例中，所述含有羥基和氨基的有機堿性化合物包括甲醇胺、乙醇胺、正丙醇胺、異丙醇胺、3-氨基-1,2-丙二醇、2-氨基-1,3-丙二醇、 2-氨基-1-丁醇、4-氨基-1-丁醇和正戊醇胺中的一種或多種。

在本發明的一些實施方式中，所述含有醇羥基的有機化合物為分子中含有至少一個醇羥基的化合物。

在本發明的一些具體實施例中，所述含有醇羥基的有機化合物包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇和甘油中的一種或多種。

在本發明的一些實施方式中，所述含有氨基的有機堿性化合物為分子中含有至少一個氨基，pH值大于7的胺類化合物。