本發(fā)明涉及生物質(zhì)資源化利用，具體涉及一種秸稈黃貯資源化利用的方法。
背景技術(shù)：
1、非糧生物質(zhì)秸稈是一種可再生資源，具有分布廣泛，數(shù)量龐大，價格低廉等優(yōu)勢，在多個領(lǐng)域展現(xiàn)了其重要性。現(xiàn)階段秸稈主要用于肥料化利用、飼料化利用、燃料化利用、基料化利用和原料化利用，簡稱“五料化”利用。通過將秸稈綜合利用，不僅能夠有效促進(jìn)農(nóng)民增收和環(huán)境保護(hù)，還能提升秸稈的附加值，對資源節(jié)約和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
2、目前秸稈的原料化利用僅占“五料化”利用的5％左右，原料化利用低下主要原因是秸稈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要成分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素相互纏繞結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合而難以打開，使各組分難以充分利用。半纖維素易溶于酸溶液中，工業(yè)生產(chǎn)常使用大量的高濃度酸對秸稈進(jìn)行處理，從而提取半纖維素并通過水解得到木糖，但存在設(shè)備要求高和環(huán)境污染等問題。雖然目前制備木糖多先采用預(yù)處理的方法打開秸稈內(nèi)相互纏繞結(jié)構(gòu)，如超聲法和蒸汽爆破法等，而后再用酸進(jìn)行溶解，以降低后續(xù)酸的濃度和用量，但仍存在設(shè)備要求高和使用成本高等不利于工業(yè)生產(chǎn)的因素。
3、秸稈雖具有綜合資源化利用的優(yōu)勢，但以秸稈進(jìn)行原料化利用存在眾多有待解決的問題，如收集、運(yùn)輸以及儲存難度大導(dǎo)致的收運(yùn)貯成本高，儲存時由于腐敗發(fā)霉等導(dǎo)致的能量降低以及由于秸稈表皮蠟質(zhì)層厚且多導(dǎo)致的粉碎處理時機(jī)械能耗高，水解酸法工藝處理時用量大污染重等；此外，目前秸稈未有明確完善的市場收購體系，對有關(guān)營運(yùn)企業(yè)資金運(yùn)行存在一定挑戰(zhàn)。因此，尋找一種能解決秸稈目前存在問題而后再進(jìn)行原料化利用的方法，則將是發(fā)展秸稈產(chǎn)業(yè)的一個重大突破。
4、秸稈黃貯目前主要用作飼料喂養(yǎng)家畜，并形成商業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。秸稈黃貯本身具有防著火安全并長期保存優(yōu)點(diǎn)。秸稈黃貯主要成分同常規(guī)秸稈相差小，但組織結(jié)構(gòu)更松散，易于原料化利用處理。同時秸稈黃貯有完善的資金運(yùn)行貸款體系，可緩解生物化工企業(yè)資金運(yùn)轉(zhuǎn)困難的壓力。因此，針對現(xiàn)有的以非糧生物質(zhì)秸稈為原料制備木糖研究技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提出了一種可綠色、高效制備木糖的秸稈黃貯資源化利用的方法，對于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)全組分高值化利用具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種秸稈黃貯資源化利用的方法，以解決現(xiàn)有的以秸稈為原料制備木糖時“收貯運(yùn)”、預(yù)處理困難、設(shè)備生產(chǎn)成本高等的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種秸稈黃貯資源化利用的方法，包括以下步驟：
3、s1、將秸稈黃貯粉碎，密封保存?zhèn)溆茫?/p>
4、s2、將s1粉碎后的秸稈黃貯添加到反應(yīng)釜中，并對其進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后排出液體，得固體組分與液體組分；
5、s3、向s2中所得固體組分中添加水解液進(jìn)行物料體系的置換，置換完畢后排出液體，得置換完畢后的固體組分；
6、s4、向s3置換完畢后的固體組分中添加水解液并進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后排出液體，所得液體即為木糖糖漿；
7、s5、將s2中所得液體組分用作下一批物料預(yù)處理時循環(huán)使用。
8、進(jìn)一步地，所述的s1中，秸稈黃貯包括但不限于玉米秸稈黃貯以及稻麥秸稈黃貯；粉碎設(shè)備包括但不限于立軸式破碎機(jī)、雙級粉碎機(jī)以及錘式粉碎機(jī)；粉碎后秸稈黃貯的長度為1～7cm。
9、進(jìn)一步地，所述的s2中，預(yù)處理采用馬來酸-甲酸混合液，其中，馬來酸的濃度為0.45～2.25g/l，甲酸的濃度為0.5～3g/l；馬來酸與甲酸的混合比例為1:1～5；秸稈黃貯與馬來酸-甲酸混合液的固液比為1:1～5。
10、進(jìn)一步地，所述的預(yù)處理的時間為20～90min，溫度為100～150℃，壓力為0.15～0.7mpa；預(yù)處理后料液冷卻至100℃以下，而后排出液體。
11、進(jìn)一步地，所述的s3-s4中，水解液為0.2～1.8％的硫酸溶液。
12、進(jìn)一步地，所述的s3中，固體組分與水解液的固液比為1:0.5～12；置換的次數(shù)為1～4次。
13、進(jìn)一步地，所述的s4中，固體組分與水解液的固液比為1:1～12。
14、進(jìn)一步地，所述的反應(yīng)時間為50～130min，反應(yīng)溫度為120～180℃，反應(yīng)壓力為0.2～1.2mpa。
15、進(jìn)一步地，所述的木糖糖漿中，木糖的收率相對半纖維素可達(dá)95％以上。
16、進(jìn)一步地，所述的s5中，液體組分循環(huán)使用的次數(shù)為3～8次。
17、本發(fā)明的有益效果：
18、1、本發(fā)明方法采用秸稈黃貯代替未經(jīng)處理的秸稈進(jìn)行原料化利用，擴(kuò)大了秸稈黃貯的利用范圍，提高了飼料化利用和原料化利用在“五料化”利用的占比，建立了飼料化利用和原料化利用之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了秸稈在生物化工領(lǐng)域的新突破；
19、2、本發(fā)明方法以秸稈黃貯為原料，秸稈黃貯資源來源穩(wěn)定，解決了秸稈原料化綜合利用的“收貯運(yùn)”首要難題，秸稈黃貯自身結(jié)構(gòu)松散易處理，很大程度降低了預(yù)處理水平，預(yù)處理簡單環(huán)保、水解反應(yīng)條件溫和，操作簡單，對設(shè)備要求低，木糖得率高，可有效降低生產(chǎn)能耗；并對后續(xù)發(fā)酵無抑制作用，加強(qiáng)了秸稈“五料化”利用之間的聯(lián)系，提高綜合利用能力；
20、3、本發(fā)明方法預(yù)處理使用馬來酸-甲酸體系除了打開秸稈木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的同時，馬來酸和甲酸可限制糠醛的生成和木質(zhì)素的溶解，再經(jīng)過低濃度的硫酸水解處理，得到高純度木糖，收率高達(dá)95.2％；
21、4、本發(fā)明方法預(yù)處理和水解反應(yīng)在同一反應(yīng)釜進(jìn)行，無須額外增加設(shè)備進(jìn)行操作，可完全應(yīng)用于環(huán)境友好型產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本大大降低。
1.一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的s1中，秸稈黃貯包括但不限于玉米秸稈黃貯以及稻麥秸稈黃貯；粉碎設(shè)備包括但不限于立軸式破碎機(jī)、雙級粉碎機(jī)以及錘式粉碎機(jī)；粉碎后秸稈黃貯的長度為1～7cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的s2中，預(yù)處理采用馬來酸-甲酸混合液，其中，馬來酸的濃度為0.45～2.25g/l，甲酸的濃度為0.5～3g/l；馬來酸與甲酸的混合比例為1:1～5；秸稈黃貯與馬來酸-甲酸混合液的固液比為1:1～5。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的預(yù)處理的時間為20～90min，溫度為100～150℃，壓力為0.15～0.7mpa；預(yù)處理后料液冷卻至100℃以下，而后排出液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的s3-s4中，水解液為0.2～1.8％的硫酸溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的s3中，固體組分與水解液的固液比為1:0.5～12；置換的次數(shù)為1～4次。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的s4中，固體組分與水解液的固液比為1:1～12。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的反應(yīng)時間為50～130min，反應(yīng)溫度為120～180℃，反應(yīng)壓力為0.2～1.2mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的木糖糖漿中，木糖的收率相對半纖維素可達(dá)95％以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種秸稈黃貯資源化利用的方法，其特征在于：所述的s5中，液體組分循環(huán)使用的次數(shù)為3～8次。