一種利用稻草秸稈制備燃料乙醇的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃料乙醇的制備方法，具體一種說是利用稻草秸稈制備燃料乙醇的方法，其首先將稻草秸稈輻照處理；接著將輻照處理后的材料與氫氧化鈉溶液混合，并攪拌均勻、反應(yīng)、抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并干燥；最后將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸—醋酸鈉緩沖溶液混合，并加入纖維素酶，放入恒溫?fù)u床，經(jīng)震蕩反應(yīng)，從而得到含有乙醇的發(fā)酵液。本發(fā)明首先采用輻照對稻草秸稈進(jìn)行預(yù)處理，其作為一種物理手段，能降低纖維素的結(jié)晶度，使其結(jié)構(gòu)松散，增大有效反應(yīng)面積，提高降解轉(zhuǎn)化率；然后在溫和的條件進(jìn)行堿-酶復(fù)合工藝，提高糖化效，降低資源浪費。本方法還具有處理時間短、操作簡單、能耗低、不污染環(huán)境等特點。
【專利說明】ー種利用稻草秸稈制備燃料こ醇的方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及燃料こ醇的制備方法，具體為利用稻草秸桿制備燃料こ醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]能源危機(jī)和全球氣候變暖，導(dǎo)致人們迫切需要低成本的可再生能源，稻草是豐富的可再生資源，是主要的農(nóng)產(chǎn)物秸桿之一。采用成本低廉、來源廣泛的木質(zhì)纖維素作為原料生產(chǎn)燃料こ醇是今后生物質(zhì)能源發(fā)展的重要方向。在我國，稻草占35%左右。從構(gòu)造上看，稻草秸桿的組成高度不均一，在組織水平、細(xì)胞水平和分子水平有著不同的結(jié)構(gòu)層次，其基本結(jié)構(gòu)是由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大部分組成。維纖素結(jié)晶度高、聚合度大，被木質(zhì)素包裹，導(dǎo)致纖維素生物降解困難，這主要是由于纖維素結(jié)晶度和木質(zhì)素的交聯(lián)結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致，因此，稻草的預(yù)處理和酶解仍然是制備燃料こ醇的關(guān)鍵所在。由于存在上述技術(shù)問題，現(xiàn)有技術(shù)在利用稻草秸桿制備燃 料こ醇的諸多方法中，糖化率普遍較低，導(dǎo)致稻草秸桿制備こ醇的轉(zhuǎn)化率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種糖化率較高的利用稻草秸桿制備燃料こ醇的新方法。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:ー種利用稻草秸桿制備燃料こ醇的方法，其按以下步驟進(jìn)行:
(1)將稻草秸桿粉碎后經(jīng)20—40目篩篩分，再對過篩的粉末進(jìn)行輻照處理；
(2)將輻照處理后的材料與0.3—0.7%的氫氧化鈉溶液按1:10 — 50的固液比混合，并攪拌均勻，在80— 100°C條件下反應(yīng)0.5 — lh后進(jìn)行抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并置于真空干燥箱內(nèi)，在50— 70°C條件下放置24h。
[0006](3)將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸一醋酸鈉緩沖溶液按1:10 — 50的固液比混合，并加入200— 250u/g纖維素酶，然后放入30— 50°C的恒溫?fù)u床，經(jīng)120— 140r/min震蕩反應(yīng)72— 96h，從而得到含有こ醇的發(fā)酵液。
[0007]作為優(yōu)選，步驟(1)中采用射線或電子束加速器進(jìn)行輻照處理。
[0008]進(jìn)ー步地，所述射線為6°Co — y射線，輻照劑量為600— 800kGy。
作為優(yōu)選，在步驟(2)中，將輻照處理后的材料與0.5%的氫氧化鈉溶液按1:30的固液比混合，并攪拌均勻，在90°C條件下反應(yīng)lh后進(jìn)行抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并置于真空干燥箱內(nèi)，在60°C條件下放置24h。
[0009]作為優(yōu)選，在步驟(3)中，將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸一醋酸鈉緩沖溶液按1:30的固液比混合,并加入250u/g纖維素酶，然后放入50°C的恒溫?fù)u床，經(jīng)140r/min震蕩反應(yīng)96h。[0010]從以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明首先采用輻照對稻草秸桿進(jìn)行預(yù)處理，其作為ー種物理手段，能降低纖維素的結(jié)晶度，使其結(jié)構(gòu)松散，増大有效反應(yīng)面積，提高降解轉(zhuǎn)化率；然后在溫和的條件進(jìn)行堿-酶復(fù)合エ藝，提高糖化效，降低資源浪費。輻照處理可直接打斷分子鏈，使其聚合度降，低，之后進(jìn)行堿-酶復(fù)合處理，其還原性及可溶性糖含量大幅度提高，提聞了發(fā)酵效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的流程框圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖1詳細(xì)介紹本發(fā)明:
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:(1)將稻草秸桿粉碎后經(jīng)20— 40目篩篩分，再對過篩的粉末采用6°Co — gamma射線或電子束加速器進(jìn)行輻照處理，輻照劑量為600— 800kGy。通過粉粹及過篩，可増加表面積，使物料顆粒大小均勻，有利提高降解效率；同時輻照可直接打斷分子鏈，使其聚合度降低。
[0013](2)將輻照處理后的材料與0.3—0.7%的氫氧化鈉溶液按1:10 — 50的固液比混合，并攪拌均勻，在80— 100°C條件下反應(yīng)0.5—lh后進(jìn)行抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并置于真空干燥箱內(nèi)，在50— 70°C條件下放置24h。通過堿解能夠有效去除木質(zhì)素，使纖維素轉(zhuǎn)化的有效成分増加。
[0014](3)將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸一醋酸鈉緩沖溶液按1:10 — 50的固液比混合，并加入200— 250u/g纖維素酶，然后放入30— 50°C的恒溫?fù)u床，經(jīng)120— 140r/min震蕩反應(yīng)72— 96h，從而得到含有乙醇的發(fā)酵液。通過酶解能夠提高纖維素降解產(chǎn)還原糖得率。
[0015]實施例1
將粉粹后過40目篩的稻草粉末經(jīng)6°Co — gamma射線采用600 kGy輻照劑量進(jìn)行處理后備用；然后將輻照處理后的材料與0.5%的氫氧化鈉溶液按1:10的固液比混合，并攪拌均勻，在90°C條件下反應(yīng)lh后進(jìn)行抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并置于真空干燥箱內(nèi)，在60°C條件下放置24h ;接著將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸一醋酸鈉緩沖溶液按1:10的固液比混合，并加入200u/g纖維素酶，然后放入40°C的恒溫?fù)u床，經(jīng)120r/min震蕩反應(yīng)72h，最終測量得到還原糖得率為309.98mg/g。
[0016]實施例2
將粉粹后過40目篩的稻草粉末經(jīng)6°Co — gamma射線采用800 kGy輻照劑量進(jìn)行處理后備用；然后將輻照處理后的材料與0.5%的氫氧化鈉溶液按1:30的固液比混合，并攪拌均勻，在90°C條件下反應(yīng)lh后進(jìn)行抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并置于真空干燥箱內(nèi)，在60°C條件下放置24h ;接著將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸一醋酸鈉緩沖溶液按1:30的固液比混合，并加入200u/g纖維素酶，然后放入40°C的恒溫?fù)u床，經(jīng)140r/min震蕩反應(yīng)96h，最終測量得到還原糖得率為338.08mg/g。
[0017]實施例3
將粉粹后過40目篩的稻草粉末經(jīng)6°Co — gamma射線采用800 kGy輻照劑量進(jìn)行處理后備用；然后將輻照處理后的材料與0.5%的氫氧化鈉溶液按1:30的固液比混合，并攪拌均勻，在90°C條件下反應(yīng)lh后進(jìn)行抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并置于真空干燥箱內(nèi)，在60°C條件下放置24h ;接著將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸一醋酸鈉緩沖溶液按1:30的固液比混合，并加入250u/g纖維素酶，然后放入50°C的恒溫?fù)u床，經(jīng)140r/min震蕩反應(yīng)96h，最終測量得到還原糖得率為360.4mg/g。
[0018]上述實施方式僅供說明本發(fā)明之用，而并非是對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，還可以作出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也 應(yīng)屬于本發(fā)明的范疇。
【權(quán)利要求】
1.ー種利用稻草秸桿制備燃料乙醇的方法，其按以下步驟進(jìn)行: (1)將稻草秸桿粉碎后經(jīng)20—40目篩篩分，再對過篩的粉末進(jìn)行輻照處理； (2)將輻照處理后的材料與0.3—0.7%的氫氧化鈉溶液按1:10 — 50的固液比混合，并攪拌均勻，在80— 100°C條件下反應(yīng)0.5 — lh后進(jìn)行抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并置于真空干燥箱內(nèi)，在50— 70°C條件下放置24h ； (3)將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸一醋酸鈉緩沖溶液按1:10 — 50的固液比混合，并加入200—250u/g纖維素酶，然后放入30— 50°C的恒溫?fù)u床，經(jīng)120— 140r/min震蕩反應(yīng)72—96h，從而得到含有乙醇的發(fā)酵液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中采用射線或電子束加速器進(jìn)行輻照處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在干:所述射線為6°Co— 射線，輻照劑量為600—800kGy。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在步驟(2)中，將輻照處理后的材料與0.5%的氫氧化鈉溶液按1:30的固液比混合，并攪拌均勻，在90°C條件下反應(yīng)lh后進(jìn)行抽濾，再將抽濾后的固體產(chǎn)物水洗至中性，并置于真空干燥箱內(nèi)，在60°C條件下放置24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:在步驟(3)中，將干燥后的固體產(chǎn)物與醋酸一醋酸鈉緩沖溶液按1:30的固液比混合，并加入250u/g纖維素酶，然后放入50°C的恒溫?fù)u床，經(jīng)140r/min震蕩反應(yīng)96h 。
【文檔編號】C12P19/14GK103451239SQ201310384081
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】蘇小軍, 蔡柳, 熊興耀 申請人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)