本發(fā)明涉及纖維素乙醇
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體的說是涉及一種木質(zhì)纖維素原料的預處理工藝。
背景技術(shù)：
：21世紀所面臨的能源和環(huán)境危機，已成為人類文明發(fā)展的主要障礙。面對日益短缺的能源，人們正在尋找替代化石燃料的新能源。乙醇是生物質(zhì)液體能源物質(zhì)，也是化石燃料最可能的替代品。乙醇能被石油合成，或者能通過微生物轉(zhuǎn)化生物質(zhì)獲得。全球絕大部分的乙醇就是通過生物發(fā)酵的方法獲得。發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇的原料有三種：淀粉類、糖類和纖維素類。目前，利用木質(zhì)纖維素為原料(例如各種作物秸稈)，采取生物發(fā)酵的方法得到乙醇是一種非常有前景的方法。由于木質(zhì)纖維素的組分成分復雜且穩(wěn)定，存在許多物理的和化學的屏障，使酶制劑難以與纖維素接觸，不能迅速進行酶促反應。因此，植物纖維素原料在酶水解前必須經(jīng)過預處理。在眾多的預處理工藝中，蒸汽爆破技術(shù)是應用最為廣泛的預處理工藝。目前，用于纖維素乙醇生產(chǎn)的菌株多為國外公司生產(chǎn)，如普渡的C5/C6共發(fā)酵菌株和諾維信NS22202共發(fā)酵菌株，兩者相比在葡萄糖利用率上相當，但是后者在木糖的利用率上卻遠超過前者。但是，目前的蒸汽爆破預處理工藝存在技術(shù)上的缺陷，使超過50％的半纖維素在蒸汽爆破預處理過程中損失，如此便無法充分發(fā)揮像NS22202這種共發(fā)發(fā)酵能力較佳的菌株的能力，同時也增加了蒸汽爆破預處理中的損耗。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種木質(zhì)纖維素原料的預處理工藝，使得所述預處理工藝在降低木質(zhì)纖維素原料中纖維素和半纖維素的損失基礎(chǔ)上，同時降低汽爆預處理工藝的損耗和噸乙醇原料單耗。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種木質(zhì)纖維素原料的預處理工藝，在155-160℃、2.5-3.0％酸濃度、蒸煮時間20min下對木質(zhì)纖維素原料進行蒸汽爆破預處理。針對現(xiàn)有蒸汽爆破預處理技術(shù)易隨時大量的半纖維素，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)從汽爆溫度、酸濃度和蒸煮時間調(diào)節(jié)，并使兩者同時處于適宜的范圍可以獲得較高的半纖維素和纖維素回收率，降低汽爆物料的損耗。在本發(fā)明的具體實施方式中，所述預處理工藝可在155℃、3.0％酸濃度、蒸煮時間20min下對木質(zhì)纖維素原料進行蒸汽爆破預處理；或在160℃、2.5％酸濃度、蒸煮時間20min下對木質(zhì)纖維素原料進行蒸汽爆破預處理。作為優(yōu)選，所述木質(zhì)纖維素原料為玉米秸稈；所述酸為硫酸。本發(fā)明針對蒸汽爆破預處理工藝的溫度和酸濃度設(shè)立了多個組合并對玉米秸稈進行汽爆，結(jié)果顯示，只有在本發(fā)明所限定的溫度、酸濃度、蒸煮時間下才能夠以高于60％的最大限度半纖維素的回收率實現(xiàn)降低汽爆損耗的目的。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明調(diào)整汽爆溫度、酸濃度以及蒸煮時間同時處于適宜的范圍值內(nèi)，實現(xiàn)了在降低纖維素和半纖維素的損失基礎(chǔ)上，同時降低汽爆預處理工藝的損耗和噸乙醇原料單耗的目的，所得汽爆物料可以充分調(diào)動C5/C6共發(fā)酵菌株的能力，提高纖維素乙醇的生產(chǎn)效率。具體實施方式本發(fā)明實施例公開了一種木質(zhì)纖維素原料的預處理工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當改進工藝參數(shù)實現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的預處理工藝已經(jīng)通過較佳實施例進行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本
發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的預處理工藝進行改動或適當變更與組合，來實現(xiàn)和應用本發(fā)明技術(shù)。為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種木質(zhì)纖維素原料的預處理工藝進行詳細說明。實施例1：本發(fā)明所述預處理工藝在155℃、3.0％硫酸濃度、蒸煮時間20min下對木質(zhì)纖維素原料進行蒸汽爆破預處理。實施例2：本發(fā)明所述預處理工藝在160℃、2.5％硫酸濃度、蒸煮時間20min下對木質(zhì)纖維素原料進行蒸汽爆破預處理。實施例3：不同溫度和硫酸濃度的預處理工藝對比按照表1設(shè)置不同汽爆溫度、硫酸濃度和蒸煮時間，其他汽爆條件一致，然后統(tǒng)計汽爆后纖維素和半纖維素回收率、蒸汽損耗、硫酸損耗，同時以汽爆物料進行纖維素乙醇的生產(chǎn)(諾維信NS22202共發(fā)酵菌株)，統(tǒng)計噸乙醇玉米秸稈單耗，結(jié)果見表2。表1不同預處理工藝參數(shù)溫度酸濃蒸煮時間實驗例1160℃2.50％20min實驗例2155℃3.00％20min對照1165℃3.00％20min對照2160℃2.00％20min對照3155℃3.50％20min對照4180℃3.00％10min對照5140℃2.50％30min對照6130℃1.50％40min對照7125℃1.00％20min表2對照纖維素回收率半纖維素回收率蒸汽單耗硫酸單耗噸乙醇單耗實驗例188.59％60.33％9.670.176.7t實驗例289.91％65.55％9.510.186.8t對照184.51％44.65％10.740.207.5t對照289.10％59.62％10.820.217.4t對照388.31％58.38％10.010.257.4t對照480.21％33.86％12.300.268.5t對照593.21％70.23％16.600.459.4t對照695.07％78.52％20.100.6914.3t對照795.71％85.31％25.030.9320.1t由表1和表2可以看出，對照1至對照4不僅在半纖維素回收率上比較低，同時汽爆損耗也較高；而對照5至對照7雖然具有較高的半纖維素回收率，但是由于預處理效果差，實際原料利用率低，汽爆損耗方面是最高的。只有本發(fā)明所限定的各項參數(shù)內(nèi)才具有超過60％的半纖維素回收率，以及最低的汽爆工藝材料方面的損耗。以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3