專利名稱：利用秸稈植物提取制乙醇用葡萄糖和/或木糖的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于利用秸稈植物制備乙醇、苯酚、甲苯等領域，特別涉及到利用稻草等秸桿植物提取制乙醇用葡萄糖和/或木糖的方法。
背景技術：
秸稈植物中主要化學成分是木質素、半纖維素、纖維素(植物纖維化學第三版第6頁；中國經工業(yè)出版社)將半纖維素、纖維素降解成以木糖、葡萄糖為主的糖類物質(可制備液體燃料乙醇)、木質素轉化為化工原料和能源是高值化利用秸稈植物的理想途徑之一。
國內利用稻草、麥草、蘆葦?shù)冉斩捴参镏刑崛±w維造紙已有多年歷史。由于分離過程中的污染、污染處理困難、費用高等問題，很多造紙廠被迫停產，大量秸稈被廢棄，同樣造成環(huán)境的污染(《植物纖維化學》中國輕工業(yè)出版社2001.1第三版)。
植物可再生質的利用有多種方法，有的科研工作者(ProcessBiochemistry 37(2002)937～941)，先將木質素用堿溶解，提高了纖維素對酶的敏感性，再用纖維素酶水解制備葡萄糖；也有人在＞160℃的條件下(Enzyme and Microbial Technology 24(1999)667～674)，用硫酸、鹽酸、堿等處理秸稈后再用纖維素酶降解纖維素為葡萄糖。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種利用稻草等秸稈植物提取制乙醇用葡萄糖和/或木糖的方法。
本發(fā)明利用秸稈植物提取制乙醇用葡萄糖和/或木糖的方法室溫下，按照秸稈植物∶稀酸溶液的重量比為1∶4.5～8.5的比例將秸稈與稀酸溶液混合，然后升溫到90～100℃恒溫，快速水解秸稈中的半纖維素，提取糖溶液(以稻草為例糖提取率為稻草凈重量的15～20％)，糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。該糖溶液基本上是以木糖為主，在提取木糖為主的糖溶液外，該方法還有效的提高了稻草等秸稈內纖維素對纖維素酶的敏感性。
在上述制備出的糖溶液中可進一步加入纖維素酶水解糖溶液中未溶的纖維素(以稻草為例糖提取率可提高一倍以上)，其中，纖維素酶的加入量與秸稈的重量比是1∶10～1∶100，用碳酸鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉或它們的混合物等調pH值在4.5～5.5，然后升溫到45～60℃，得到含有葡萄糖和木糖的水溶液，糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
所述的稀酸水溶液是稀硫酸水溶液、稀鹽酸水溶液或硫酸與鹽酸混合的水溶液。稀酸濃度0.5～1.5wt％。
本發(fā)明所述的秸稈包括稻草、麥草、蘆葦、玉米稈、豆秸等。
本發(fā)明是利用秸稈植物中的半纖維素、纖維素提糖制備乙醇的方法，具有如下特點一.稀酸水解稻草等秸稈的方法1.用稀酸水解稻草等秸稈中的半纖維素制備出含木糖和葡萄糖的糖溶液。
2.用稀酸水解稻草等秸稈中半纖維素的同時，提高了稻草等秸稈中纖維對纖維素酶的敏感性。
表1稻草經稀酸水解后剩余纖維與新華濾紙酶水解率對比

纖維素酶1號Amresco公司提供纖維素酶2號中國科學院理化技術研究所提供纖維素酶3號北京美的酶制劑公司提供從本發(fā)明所舉的實例稻草處理前后的形態(tài)變化附圖上可以看出，經本發(fā)明工藝處理的稻草纖維已明顯的裸露出來，并被溶漲。


圖1A.本發(fā)明實施例8稻草稈處理前400倍放大形態(tài)變化圖；圖1B.本發(fā)明實施例8稻草稈處理后400倍放大形態(tài)變化圖；圖2A.本發(fā)明實施例8稻草稈處理前1000倍放大形態(tài)變化圖；圖2B.本發(fā)明實施例8稻草稈處理后1000倍放大形態(tài)變化圖。
具體實施例方式
實施例1在備好的燒瓶中加入水600g、H2SO46g和稻草80g(含水10％，以下相同)，然后升溫到90～100℃恒溫1小時；得到的糖量(以木糖為主)為11g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例2在備好的燒瓶中加入水600g、H2SO45g、HCl 1g和稻草80g，然后升溫到90～100℃恒溫1小時；得到的糖量(以木糖為主)為12.5g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例3在備好的燒瓶中加入水600g、H2SO44g、HCl 2g和稻草80g，然后升溫到90～100℃恒溫1小時；得到(以木糖為主)的糖量為13.5g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例4在備好的燒瓶中加入水500g、H2SO45g和稻草80g，然后到90～100℃恒溫2小時；得到的糖(以木糖為主)量為12.3g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例5在備好的燒瓶中加入水500g、H2SO44g、HCl 1g和稻草80g、然后升溫到90～100℃恒溫3小時；得到的糖(以木糖為主)量為13.6g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例6在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO45g和稻草80g然后升溫到90～100℃恒溫3小時；得到的糖(以木糖為主)量為13.9g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例7在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO44g、HCl 1g和稻草80g、然后升溫到90～100℃恒溫1小時；得到的糖(以木糖為主)量為13.2g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例8在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO44g、HCl 1g和稻草80g、然后升溫到90～100℃恒溫4小時；得到的糖(以木糖為主)量為14.0g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例9在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO43g、HCl 1g和稻草80g，然后升溫95～96℃恒溫5小時過濾；得到的糖(以木糖為主)量為13.5g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例10在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO42.5g、HCl 1.5g和稻草80g，然后升溫95～96℃恒溫4小時；得到的糖(以木糖為主)量為14.1g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例11在備好的燒瓶中加入水400g、HCl 2g和稻草80g，然后升溫到96℃恒溫1小時；得到的糖(以木糖為主)量為10.6g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例12在備好的燒瓶中加入水400g、HCl 5g和稻草80g，然后升溫到95～96℃恒溫2小時；得到的糖(以木糖為主)量為14.1g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例13在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO42.5g、HCl 1.5g和稻草80g、升溫到95～96℃恒溫3小時；得到的糖(以木糖為主)量為14.1g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例14在備好的燒瓶中加入水400g、HCl 3g和稻草80g，升溫100℃恒溫3小時；得到的糖(以木糖為主)量為13.1g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例15在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO41.5g、HCl 2.5g和稻草80g，升溫到95～96℃恒溫3小時；得到的糖(以木糖為主)量為14.3g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例16在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO41.0g、HCl 1.0g和稻草80g，然后升溫到98℃恒溫5小時；得到的糖(以木糖為主)量為11.3g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例17在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO41.0g、HCl 1.0g和稻草80g，然后升溫到90℃～95℃恒溫4小時；得到的糖(以木糖為主)量為11.8g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例18在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO41.0g、HCl 1.0g和稻草80g，然后升溫到95℃～100℃恒溫4小時；得到的糖(以木糖為主)量為11.9g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例19在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO41.8g、HCl 0.2g和稻草80g，然后升溫到90℃～95℃恒溫4小時；得到的糖(以木糖為主)量為10.8g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例20在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO41.8g、HCl 0.2g和玉米桿80g，然后升溫到90℃～95℃恒溫4小時；得到的糖(以木糖為主)量為11.0g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例21在備好的燒瓶中加入水450g、H2SO41.8g、HCl 0.2g和麥草80g，然后升溫到90℃～95℃恒溫4小時；得到的糖(以木糖為主)量為10.6g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例22在備好的燒瓶中加入水450g、H2SO41.8g、HCl 1.2g和蘆葦80g，然后升溫到90℃～95℃恒溫3.5小時得到的糖(以木糖為主)量為10.6g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例23在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO44g、HCl 1g和稻草80g然后升溫到96℃恒溫4小時得到的糖(以木糖為主)量為13.6g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例24在備好的燒瓶中加入水400g、H2SO44g、HCl 2g和玉米桿85g，然后升溫到96℃恒溫4小時得到的糖(以木糖為主)量為12.6g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例25分離出實施例7中的未溶的纖維素，加入水400g，碳酸鈉、氫氧化鈉調pH≤5.5，加入纖維素酶1#1g，然后升溫到45～46℃酶解40小時。得到葡萄糖13g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例26在實施例23的糖溶液中加入纖維素酶2g，加入碳酸鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉調pH為4.5～5.5，然后升溫到50℃酶解46小時。新增葡萄糖15g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例27在實施例23的的糖溶液中加入碳酸鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉調pH＝4.5～5.5，再加入纖維素酶5g，然后升溫到55～60℃酶解30小時。新增葡萄糖14g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例28分離出實施例19中的未溶的纖維素，加入400ml水，用碳酸鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉調pH值控制在4.5～5.5的情況下加入纖維素酶6g，然后升溫到45～50℃酶解16小時。新增葡萄糖13.5g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
實施例29分離出實施例24中的未溶的纖維素，加入400ml水，用碳酸鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉調pH值，控制在4.5～5.5的情況下加入纖維素酶8g，然后升溫到50～55℃酶解16小時。新增葡萄糖13.8g。糖溶液用于發(fā)酵制備乙醇。
權利要求
1.一種利用秸桿植物提取制乙醇用葡萄糖和/或木糖的方法，其特征是室溫下，按照秸桿植物∶稀酸溶液的重量比為1∶4.5～8.5的比例將秸桿與稀酸溶液混合，然后升溫到90～100℃恒溫，快速水解秸桿中的半纖維素，提取糖溶液，糖溶液發(fā)酵制備乙醇。
2.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的糖溶液中進一步加入纖維素酶水解糖溶液中未溶的纖維素，其中，纖維素酶的加入量與秸稈的重量比是1∶10～1∶100，調pH值在4.5～5.5，然后升溫到45～60℃，得到含有葡萄糖和木糖的水溶液，發(fā)酵制備乙醇。
3.如權利要求1所述的方法，其特征是所述的稀酸水溶液是稀硫酸水溶液、稀鹽酸水溶液或硫酸與鹽酸混合的水溶液。
4.如權利要求1或3所述的方法，其特征是所述的稀酸濃度0.5～1.5wt％。
5.如權利要求2所述的方法，其特征是所述的調pH值是用碳酸鈉、碳酸鈣、氫氧化鈉或它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明屬于利用秸稈植物制備乙醇、苯酚、甲苯等領域，特別涉及到利用稻草等秸稈植物提取制乙醇用葡萄糖和/或木糖的方法。室溫下，按照秸稈植物∶稀酸溶液的重量比為1∶4.5～8.5的比例將秸稈與稀酸溶液混合，然后升溫到90～100℃恒溫，快速水解秸稈中的半纖維素，提取糖溶液，糖溶液發(fā)酵制備乙醇。所述的糖溶液中可進一步加入纖維素酶水解糖溶液中未溶的纖維素。用稀酸水解稻草等秸稈中半纖維素的同時，提高了稻草等秸稈中纖維對纖維素酶的敏感性。
文檔編號C13K1/00GK1629321SQ20031012180
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權日2003年12月18日
發(fā)明者楊正宇, 趙金生, 楊國儀, 都占魁, 付其麗 申請人:中國科學院理化技術研究所