[發明專利]耦合預處理生物質快速熱解制備左旋葡聚糖的方法

有效

• 申請號: 202110087702.8
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112876579B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 張會巖;吳凱;肖睿;儲升
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C08B37/02
• 分類號: C08B37/02
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

本發明提供一種耦合預處理生物質快速熱解制備左旋葡聚糖的方法，包括：將生物質原料與堿液混合，進行堿預處理，得到堿預處理產物；將堿預處理產物進行固液分離，得到固體濾渣，將固體濾渣與芬頓試劑混合，進行芬頓預處理，得到芬頓預處理產物；將芬頓預處理產物進行固液分離，得到濾渣，將濾渣水洗至中性，烘干后得到耦合預處理產物；將耦合預處理產物快速熱解，冷凝熱解揮發產物，得到含左旋葡聚糖的生物油。本發明方法，先進行堿液預處理，主要脫除生物質中大量木質素，再進行芬頓預處理，主要打斷纖維素和半纖維素，以及纖維素和纖維素之間的糖苷鍵，降解部分半纖維素，最終形成多孔短鏈纖維素富集的底物，能夠產生更高的左旋葡聚糖得率。

技術領域

本發明屬于林業生物質生物降解和轉化技術領域，具體涉及一種耦合預處理生物質快速熱解制備左旋葡聚糖的方法。

背景技術

生物質作為一種可再生的資源，可以通過多種技術生產高價值的化學品和液體燃料，如快速熱解，酶水解，氣化和液化等。在這些技術中，快速熱解技術能夠將生物質在較短的時間內轉化為化學品，如左旋葡聚糖等。目前，左旋葡聚糖主要來自纖維素的快速熱解，它可通過多種分離方法從熱解生物油中提取，例如溶劑提取，分子蒸餾和膜過濾等，此外，它還可以被直接轉化為液體燃料。高純度左旋葡聚糖大約100美元/克(Sigma公司)，廣泛用于環境監測，免疫抑制劑，高檔酒類添加劑和基因工程等。而且，生物油中高濃度的左旋葡聚糖可直接用于生產燃料乙醇和高附加值的酸，例如檸檬酸和蘋果酸等。

但是，目前生物質直接熱解只能產生少量的左旋葡聚糖，主要有以下三個抑制因素：(1)木質素與碳水化合物之間的相互作用組成了木質纖維素天然抗性；(2)不同的化學組成造成了復雜的熱解產物分布；(3)堿和堿土金屬可催化分解大量的揮發性組分變化不冷凝氣體。近年來，研究發現木材生物質經過微波，有機溶劑，酸和堿等預處理可以克服上述的不利因素，提高生物質熱解左旋葡聚糖。但是，這些預處理過程在低濃度或低功率條件下，也難以實現較高左旋葡聚糖轉化，若提高處理條件，將增加能耗并可能產生一定的環境污染問題。因此，有必要探索經濟高效的木材生物質精制工藝，以實現最大的左旋葡聚糖產量和最低的經濟成本。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種耦合預處理生物質快速熱解制備左旋葡聚糖的方法，具有高左旋葡聚糖得率。

為解決上述技術問題，本發明提供一種耦合預處理生物質快速熱解制備左旋葡聚糖的方法，包括以下步驟：

步驟1)將生物質原料與堿液混合，進行堿預處理，得到堿預處理產物；

步驟2)將所述堿預處理產物進行固液分離，得到固體濾渣，將固體濾渣與芬頓試劑混合，進行芬頓預處理，得到芬頓預處理產物；

步驟3)將所述芬頓預處理產物進行固液分離，得到濾渣，將濾渣水洗至中性，烘干后得到耦合預處理產物；

步驟4)將所述耦合預處理產物快速熱解，冷凝熱解揮發產物，得到含左旋葡聚糖的生物油。

作為本發明實施例的進一步改進，所述生物質原料為軟木、硬木或禾本科。

作為本發明實施例的進一步改進，所述步驟1)中，生物質原料與堿液的固液比為1/10-1/40w/v；所述堿液的濃度為1-3％。

作為本發明實施例的進一步改進，所述步驟1)中，堿預處理的反應溫度為0-50℃，反應時間為1-4h。

作為本發明實施例的進一步改進，所述步驟2)中，芬頓試劑包括FeSO₄·7H₂O和30％H₂O₂。

作為本發明實施例的進一步改進，所述步驟2)中，芬頓預處理在弱酸、常溫和常壓條件下進行。

作為本發明實施例的進一步改進，所述步驟3)中，烘干溫度為105℃，烘干時間為12h。