生物質(zhì)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)的處理方法，包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓的步驟，其中在原料輸送過程中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。本發(fā)明解決處理后的物料纖維結(jié)構(gòu)打開程度不高，半纖維素回收率較低的缺陷，而且降低了處理溫度，避免了高溫處理后的物料產(chǎn)生的較多抑制物的現(xiàn)象，利于下一工序化學(xué)品制備，同時節(jié)省了蒸汽用量，降低了處理能耗。
【專利說明】生物質(zhì)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)處理方法，特別是涉及一種木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的處理方法。本發(fā)明還涉及通過該方法制備獲得單糖，進(jìn)一步制備獲得燃料能源以及其它產(chǎn)物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以生物質(zhì)為原料可以制備獲得多種化學(xué)品，包括生物燃料(乙醇)、生物丁醇、較高級醇類和生物塑料等。在各種生物質(zhì)產(chǎn)品中，由生物質(zhì)制備燃料乙醇技術(shù)受到了廣泛關(guān)注。生物燃料乙醇從發(fā)展進(jìn)程上又可劃分為通過富含糖或淀粉的原始生物材料(如谷物、甘蔗或玉米)的發(fā)酵過程實(shí)現(xiàn)的一代糧食乙醇和利用來源于園藝、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、木材業(yè)等的廉價副產(chǎn)品形式的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)發(fā)酵獲得的二代纖維素乙醇。
[0003]木質(zhì)纖維素生物質(zhì)包含有半纖維素和纖維素形式的糖聚合物，為了生產(chǎn)化學(xué)品，糖聚合物必須先分解成糖單體，分解聚合物的常用方法是利用酶水解，然而為了提高酶對生物質(zhì)的作用效率，木質(zhì)纖維素生物質(zhì)通常需要預(yù)處理。
[0004]CN101736646A公開了纖維素原料在蒸汽爆破之前先用稀酸或稀堿水解之后汽爆處理得到纖維素漿柏的方法。
[0005]CN1896254A公開了混合菌群降解發(fā)酵木質(zhì)纖維素類物質(zhì)生產(chǎn)酒精的方法，包括將木質(zhì)纖維素類物質(zhì)粉碎后用H2SO4浸泡，然后采用蒸汽爆破的方式。
[0006]CN101220379A公開了將甜高粱莖桿汁渣分離，經(jīng)過稀H2SO4浸泡后然后對甜高粱渣進(jìn)行稀酸爆破預(yù)處理，酶解發(fā)酵得到乙醇。
[0007]W02011/028554A1公開了由纖維素生物質(zhì)制備乙醇時生產(chǎn)各種副產(chǎn)物的方法，將凈化生物質(zhì)原料進(jìn)行酸浸潰和改進(jìn)的蒸汽處理或“蒸汽爆破”處理。
[0008]上述專利中均沒有公開連續(xù)蒸汽爆破方法，無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，并且經(jīng)過長時間酸浸泡的原料在蒸汽爆破的高壓高溫下對蒸汽爆破設(shè)備的進(jìn)料、保溫和出料裝置產(chǎn)生巨大的酸腐蝕作用，需要隨時更換，生產(chǎn)成本較高，并且處理后的纖維素原料產(chǎn)生了大量抑制物，對后續(xù)步驟影響較大，整個流程蒸汽用量大，處理壓力高，容易造成安全隱患。
[0009]“進(jìn)口纖維素乙醇汽爆裝置的國產(chǎn)化改進(jìn)”，國產(chǎn)化改進(jìn)設(shè)備，管理與維修更加方便，2012N0.3中公開了一種纖維素乙醇汽爆裝置，物料經(jīng)輸送器送至同軸喂料器的喂料斗內(nèi)，同軸喂料器連續(xù)推動物料形成密實(shí)料塞后，送入加壓蒸煮器，完成蒸煮時間后，放料閥開啟，物料由高溫高壓的蒸煮器中迅速排出，泄壓引起蒸汽噴放。該方法描述了采用中性條件下連續(xù)蒸汽爆破的過程，但是不適合于酸性條件下的生產(chǎn)。
[0010]因此，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，公開了一種能夠在酸性條件下連續(xù)對生物質(zhì)進(jìn)行處理的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 本發(fā)明提供了 一種生物質(zhì)的處理方法，可以解決處理后的物料纖維結(jié)構(gòu)打開程度不高，半纖維素回收率較低的缺陷，并能夠減少高溫處理后的物料產(chǎn)生較多抑制物，更有利于生產(chǎn)后續(xù)化學(xué)品，同時節(jié)省了蒸汽的用量，降低了生產(chǎn)能耗，具備產(chǎn)業(yè)化放大基礎(chǔ)。
[0012]本發(fā)明首先提供了一種生物質(zhì)的處理方法，包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓的步驟，其中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。
[0013]本發(fā)明還提供了一種生物質(zhì)的處理方法，包括原料破碎、原料輸送、酸液混合、蒸煮、減壓的步驟，其中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。所述的酸液混合步驟在原料輸送步驟之后，將與酸以噴淋形式接觸后的原料進(jìn)一步混合均勻，混合后的原料繼續(xù)蒸煮。
[0014]本發(fā)明中所指的“生物質(zhì)”為農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)過程中除糧食、果實(shí)以外的秸桿、樹木等木質(zhì)纖維素、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)下腳料、農(nóng)林廢棄物及畜牧業(yè)生產(chǎn)過程中的禽畜糞便和廢棄物等物質(zhì)，包括玉米秸桿、玉米芯、硬木、軟木、堅(jiān)果殼、草、紙、大麥桿、小麥桿、樹葉、棉籽絮、報紙、柳枝、燕麥殼等。從結(jié)構(gòu)上看，主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成的材料。在優(yōu)選實(shí)施方案中，生物質(zhì)材料含木素纖維素材料包含至少30wt.%，優(yōu)選至少50wt.%，更優(yōu)選至少70wt.%，甚至更優(yōu)選至少90wt.%的木質(zhì)纖維素。應(yīng)理解的是，生物質(zhì)還可以包含其它組分，如蛋白質(zhì)材料、淀粉、糖，如可發(fā)酵的糖和/或不可發(fā)酵的糖。
[0015]本發(fā)明所述的原料破碎的步驟為將生物質(zhì)原料(纖維素)破碎成適宜的顆粒長度，可以理解的是，不同的生物質(zhì)適宜的破碎程度是不同的，但優(yōu)選的破碎為平均長度為15cm以下的顆粒，更優(yōu)選為IOcm以下的顆粒，特別優(yōu)選為IO-1OOmm的顆粒。上述破碎方式可以通過粉碎機(jī)、研磨機(jī)、錘磨機(jī)或本領(lǐng)域中已知的其它合適的粉碎裝置進(jìn)行處理。
[0016]另一方面，本發(fā)明所述的原料在破碎后還可以存在除雜的步驟。由于原料絕大部分都是經(jīng)過多次倒運(yùn)，過程中可能會混入砂土、鐵器等雜物，如不對物料進(jìn)行前期處理，可能造成后面處理設(shè)備的磨損甚至損壞。處理方法包括采用水洗、篩分、風(fēng)選等方式?？衫e的方式，包括:對物料破碎后，輸送過程經(jīng)過篩板進(jìn)行除砂土 ；經(jīng)過手動永磁除鐵器進(jìn)行除鐵處理；在輸送過程中進(jìn)行水洗的步驟；或者將上述步驟組合使用。
[0017]本發(fā)明所述的原料的輸送可通過主動和/或被動輸送裝置來進(jìn)行。所述的被動輸送裝置包括利用重力的方式來進(jìn)行，將破碎后的原料經(jīng)過傾斜成一定角度來提供輸送。更為有利的輸送方式是通過主動輸送裝置來進(jìn)行，例如通過傳送帶和/或傳送螺桿來實(shí)現(xiàn)。傳送螺桿可由變速發(fā)動機(jī)提供動力，并且傳送螺桿通過沿其軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動而提供原料向出口的輸送，在此過程中同時完成了對物料脫水和壓縮，并由于產(chǎn)生了密封的環(huán)境，有利于壓力的封閉和增加。在優(yōu)選的實(shí)施例中，原料輸送的設(shè)備采用螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)完成，在輸送過程中對原料脫水至干物的10-60wt.%，以重量百分比計(jì)，優(yōu)選20-50wt.%，更為優(yōu)選為25-45wt.%。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實(shí)施例中，原料的輸送通過傳送帶床送到螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)，在經(jīng)過任選的酸液混合、蒸煮、減壓的步驟。
[0018]進(jìn)一步，本發(fā)明所公開的生物質(zhì)的處理方法，還包括了以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。所述的酸可以為無機(jī)酸或有機(jī)酸，無機(jī)酸包括硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸、有機(jī)酸包括醋酸。酸酐可以為乙酸酐、丁酸酐、丁二酸酐、乙二酸酐等，優(yōu)選為硫酸或鹽酸。本發(fā)明中與原料接觸的酸或酸酐的濃度可以為0.1%-15wt.%，優(yōu)選為0.5-10wt.%，更優(yōu)選為
0.5-5wt.%，在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中使用的是0.1-1Owt.%的稀硫酸溶液。噴淋的方式可以采用噴淋機(jī)或噴淋頭，噴淋頭可以使用一個或兩個以上。本發(fā)明噴淋的酸與原料的比例是 1:10-100，優(yōu)選 1:10-50，最優(yōu)選 1:10-30。[0019]在本發(fā)明的一個【具體實(shí)施方式】中所述的酸噴淋步驟是在原料輸送步驟完成，破碎后的生物原料在輸送的過程中可以噴淋酸或酸酐，所述的噴淋發(fā)生在傳送帶和/或傳送螺桿輸送原料的過程中。在一個實(shí)施方式中，所述的酸噴淋的過程在螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)的前端，優(yōu)選是在原料進(jìn)入螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)之前進(jìn)行。在更有選的實(shí)施例中，所述的酸噴淋的過程在螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)的末端，優(yōu)選是在原料經(jīng)螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)處理后進(jìn)行。通常認(rèn)為，由于螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)需要對原料進(jìn)行擠壓，當(dāng)在前端進(jìn)行噴酸時，由于酸沒有與原料混合均勻，擠壓過程不容易精準(zhǔn)控制，最終與原料接觸的酸液無法控制，并且擠壓過程是在高壓高溫下進(jìn)行，產(chǎn)生巨大的酸腐蝕作用，因而所述的酸噴淋的過程在螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)的末端。另一方面，本發(fā)明所述的酸噴淋步驟還可以在蒸煮步驟完成，通過輸送步驟進(jìn)入蒸煮器的原料可以通過噴淋酸液，同樣的可以避免擠壓過程是在高壓高溫下進(jìn)行，產(chǎn)生巨大的酸腐蝕作用。
[0020]當(dāng)酸液與原料接觸后，為了使酸能夠和原料混合均勻，可以任選的在原料輸送和蒸煮之間添加入酸混合步驟，所述的混合步驟可以通過裝有螺旋推進(jìn)葉片的筒體或絞龍來實(shí)現(xiàn)，并且混合的裝置應(yīng)該與蒸煮器連通保持一致的壓力。所述的混合時間可以為
1-30min，優(yōu)選為2_20min，更優(yōu)選為 2-lOmin。
[0021]本發(fā)明所述的蒸煮步驟可以通過蒸煮器實(shí)現(xiàn)，所述的蒸煮器為攪拌釜反應(yīng)器或非攪拌釜反應(yīng)器(例如是立式或者臥式反應(yīng)器)，優(yōu)選采用具有推進(jìn)葉片的蒸煮器來完成，所述的蒸煮器可以是一個或多個。蒸煮過程的壓力是可以是恒定的或非恒定的，所述的壓力為0.5-2MPaG，優(yōu)選為0.5_lMPa，更優(yōu)選為0.5-0.8MPa，特別是采用本發(fā)明公開的生物質(zhì)的處理方法，保證了處理壓力為0.5-0.8MPa，低于常見的高溫高壓處理方式所采用的
1.2-1.6MPa，操作上安全性更高。當(dāng)增加酸浸潰的原料在用于蒸汽處理的容器中的停留時間時，可以觀察到纖維素和/或半纖維素降解為諸如羥甲基糠醛之類的降解產(chǎn)物。因而，通常選擇在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間以在不導(dǎo)致產(chǎn)物繼續(xù)降解的情況下提高纖維素的生物利用度和/或溶解半纖維素。一般來說，蒸煮的時間可以為l_30min，優(yōu)選為2-20min，更優(yōu)選為
2-10min。蒸煮過程內(nèi)對于溫度的要求使促進(jìn)整個區(qū)域當(dāng)中的溫度相對均勻和原料溫度的相對均勻。因此，通常通過將蒸汽分布到整個原料當(dāng)中使原料在接觸區(qū)內(nèi)達(dá)到目標(biāo)溫度，使得相當(dāng)一部分原料的平均溫度不會與目標(biāo)溫度有任何顯著程度的差異。例如，在各種優(yōu)選的實(shí)施方案中，生物質(zhì)原料區(qū)域的平均溫度與目標(biāo)溫度相差不大于5°C。
[0022]本發(fā)明所述的減壓的目的是通過瞬間泄壓過程實(shí)現(xiàn)纖維素、半纖維素與木質(zhì)素的組分分離和各自結(jié)構(gòu)變化，該過程可以通過噴放閥來實(shí)現(xiàn)，通過壓力恢復(fù)到常壓連續(xù)或間歇泄壓排放的方式排出。所述減壓間隔時間可以為l-20s，優(yōu)選2-lOs。
[0023]在一個具體實(shí)施方面，本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)的處理方法，包括原料破碎、通過螺旋喂料器輸送原料，將原料與酸性溶液或酸酐混合，通入蒸汽蒸煮，然后通過減壓排放的方式排除，其中以噴淋的方式噴入0.5-10wt %的酸性溶液或酸酣。在一個實(shí)施例中，其中所述的噴淋酸性溶液或酸酣步驟在進(jìn)入螺旋喂料器前進(jìn)行，更優(yōu)選的實(shí)施方式是其中所述的噴淋步驟在原料經(jīng)螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)處理后進(jìn)行。原料通過螺旋喂料器，對原料脫水至干物的10-60wt%，優(yōu)選20-50wt%，更為優(yōu)選為25-45wt%，以重量百分比計(jì)。所述的蒸汽為低壓蒸汽，優(yōu)選為0.5-lMPaG，更優(yōu)選為0.5-0.8MPaG。
[0024]本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種從生物質(zhì)制備得到糖的方法，包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓、分離獲得糖，其中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。所述的糖為單糖，包括五碳糖和六碳糖，例如葡萄糖和木糖。所述的分離方法包括離心分離、色譜法、物理過濾等方法。所述的分離過程可以單獨(dú)分離得到五碳糖，也可以單獨(dú)分離得到六碳糖，或者可以得到二者的混合物。
[0025]本發(fā)明還涉及了一種從生物質(zhì)制備得到乙醇的方法，包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓的處理步驟，其中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。處理后的原料任選的與酶接觸后，與酵母接觸以將可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為乙醇并形成包含水相和固相的發(fā)酵漿料，所述水相包含乙醇，所述固相包含木質(zhì)素；蒸餾發(fā)酵漿料以產(chǎn)生富乙醇的產(chǎn)物流。所述的酶包括:纖維素酶、半纖維素酶，淀粉酶、蛋白酶、葡糖淀粉酶、脂肪酶等，其中纖維素酶包括但不限于纖維二糖水解酶(纖維二糖水解酶I和纖維二糖水解酶II)以及內(nèi)切葡聚糖和β-葡糖苷酶。所述的酵母可以使是釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)或葡萄汁酵母(Saccharomyces uvarum)的菌株；畢赤酵母屬(Pichia),特別是樹干畢赤酵母(Pichia stipitis)或巴斯德畢赤酵母(Pichia pastoris)的菌株；假絲酵母屬(Candida)的菌株,特別是產(chǎn)朊假絲酵母(Candida utilis)、阿糖發(fā)酵假絲酵母(Candidaarabinofermentans)、迪丹斯假絲酵母(Candida diddensii)或博伊丁假絲酵母(Candidaboidinii)的菌株。其它涵蓋的酵母包括漢遜酵母屬(Hansenula)，特別是多形漢遜酵母(Hansenula poIymorpha)或異常漢遜酵母(Hansenula anomala)的菌株；克魯維酵母屬(Kluyveromyces)，特別是馬克斯克魯維酵母(Kluyveromyces marxianus)或脆壁克魯維酵母(Kluyveromycesfagilis)的菌株，和裂殖酵母屬(Schizosaccharomyces),特別是粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)的菌株。商業(yè)上可用的酵母包括,例如，REDSTARTM或 ETHANOL REDTM酵母(可由 Fermentis/Lesaffre,USA 獲得)、FALI (可由 Fleischmann’ sYeast, USA 獲得),SUPERSTART 和 THERMOSACCTM 新鮮酵母(可由 Ethanol Technology, WI,USA 獲得)、BIOFERM AFT 和 XR(可由 NABC-North American Bioproducts Corporation,GA, USA 獲得)、GERT STRAND (可由 Gert Strand AB, Sweden 獲得)和 FERM10L (可由 DSMSpecialties 獲得)。
[0026]本發(fā)明還公開了一種生物質(zhì)發(fā)酵制備化學(xué)品的方法，包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓的處理步驟，其中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。處理后的原料通過與生物菌種接觸獲得各種發(fā)酵化學(xué)品，例如，甲醇、丁醇、檸檬酸、乙酸、乳酸、葡萄糖酸、丙酮、谷氨酸、青霉素和激素。
[0027]本發(fā)明所述的生物質(zhì)的處理方法將生物質(zhì)原料的回收率提高到90%以上，其中半纖維素回收率達(dá)到80%以上，解決處理后的物料纖維結(jié)構(gòu)打開程度不高，半纖維素回收率較低的缺陷，同時減少了高溫處理后的物料產(chǎn)生的較多抑制物，更有利于下一工序化學(xué)品制備，并且低壓蒸汽消耗下降到1.0-1.5噸/噸原料，節(jié)省了蒸汽的用量，降低生產(chǎn)能耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1描述了在原料輸送步驟噴淋酸的生物質(zhì)的處理方法；
[0029]圖2描述了含有酸混合步驟生物質(zhì)的處理方法；
[0030]圖3描述了利用生 物質(zhì)制備獲得生物乙醇的處理方法?！揪唧w實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1生物質(zhì)的處理方法I
[0032]步驟(I)將纖維素原料破碎為粒度為IO-1OOmm的顆粒，將原料投入螺旋喂料器，對其進(jìn)行擠壓脫水至干物20%-50%，形成致密的料塞，在保證纖維素原料不斷進(jìn)入處理容器的同時還能抵御容器內(nèi)的蒸汽外泄；
[0033]步驟(2)在步驟I中形成的料塞從螺旋喂料器處理后，向纖維素原料中混入其質(zhì)量0.5%的稀釋硫酸溶液，進(jìn)入酸混合容器混合后得到酸性纖維素原料；
[0034]步驟(3)步驟2中的酸性纖維素原料在蒸煮處理容器中，與0.6MPaG的低壓蒸汽接觸進(jìn)行處理，處理時間在5±0.2min，然后通過連續(xù)泄壓排放的方式排出容器，此過程可以打開纖維素原料的結(jié)構(gòu)，使半纖維素部分降解，部分纖維素裸露在表面。
[0035]實(shí)施例2生物質(zhì)的處理方法2
[0036]步驟(I)將纖維素原料破碎為粒度為IO-1OOmm的顆粒，進(jìn)行水或酸的混合濕潤后，將原料進(jìn)入螺旋喂料器，對其進(jìn)行擠壓脫水至干物20%-50%，形成致密的料塞，在保證纖維素原料不斷進(jìn)入處理容器的同時還能抵御容器內(nèi)的蒸汽外泄；
[0037]步驟(2)在步驟I中形成的料塞從螺旋喂料器處理后，向纖維素原料中噴淋混入其質(zhì)量5%的稀釋硫酸溶液，進(jìn)入酸混合容器混合后得到酸性纖維素原料；
[0038]步驟(3)步驟2中的酸性纖維素原料在蒸煮處理容器中，與IMPa的低壓蒸汽接觸進(jìn)行處理，處理時間在2±0.2min，然后通過連續(xù)泄壓排放的方式排出容器，此過程可以打開纖維素原料的結(jié)構(gòu)，使半纖維素部分降解，部分纖維素裸露在表面，這樣得到的就是纖維素原料預(yù)處理物料，其通過此方法處理后能便于后序的降解處理。
[0039]實(shí)施例3生物質(zhì)的處理方法3
[0040]步驟(I)將纖維素原料破碎為粒度為IO-1OOmm的顆粒，向纖維素原料中噴淋混入其質(zhì)量2%的稀釋硫酸溶液，將原料進(jìn)入螺旋喂料器，對其進(jìn)行擠壓脫水至干物20%-50%，形成致密的料塞；
[0041]步驟(2)進(jìn)入酸混合容器混合后得到酸性纖維素原料；
[0042]步驟(3)步驟2中的酸性纖維素原料在蒸煮處理容器中，與0.5-0.SMPaG的低壓蒸汽接觸進(jìn)行處理，處理時間在10±0.2min，然后通過間隔時間2_20s的間歇泄壓排放的方式排出容器。
[0043]實(shí)施例4生物質(zhì)的處理方法(對照)
[0044]步驟(I)將纖維素原料破碎為粒度為IO-1OOmm的顆粒，將纖維素原料中浸泡在濃度2%的稀H2SO4溶液中，攪拌40min，進(jìn)行間歇式蒸汽爆破，所述間歇式蒸汽爆破的條件為在195°C下以1.6兆帕的壓力維持5min，然后泄壓，生成產(chǎn)物。
[0045]實(shí)施例5生物質(zhì)處理后產(chǎn)物葡萄糖和木糖含量測定方法
[0046]取5g處理后的產(chǎn)物在45°C下烘干至恒重，稱量300.0毫克恒重后的產(chǎn)物，放置于干燥三角燒瓶內(nèi)，向所述三角燒瓶加入3.00毫升濃度為72重量％的硫酸溶液，攪拌I分鐘。然后將三角燒瓶在30°C水浴中加熱60分鐘，每隔5分鐘攪拌一次以確保均勻水解。水浴結(jié)束后，用去離子水使硫酸的濃度稀釋到4重量％。用布氏漏斗過濾所述稀釋后的產(chǎn)物水解液。取20毫升濾液轉(zhuǎn)移至干燥的50毫升的三角瓶中。使用2.5克碳酸鈣調(diào)節(jié)該濾液的pH值至5.5，靜置5小時，收集上層清液。0.2微米濾膜過濾收集的上層清液，所得上層清液的濾液用Biorad Aminex HPX-87P高效液相色譜(HPLC)分析。HPLC條件:進(jìn)樣量20微升；流動相為0.2微米濾膜過濾，并且超聲振蕩脫氣的HPLC超純水；流速為0.6毫升/分鐘；柱溫80-85°C ;檢測器溫度80-85°C ;檢測器為折光率檢測器；運(yùn)行時間為35分鐘。以
0.1-4.0毫克/毫升濃度范圍的D-(+)葡萄糖和0.1-4.0毫克/毫升濃度范圍D-(+)木糖作為標(biāo)準(zhǔn)樣品。HPLC分析得到產(chǎn)物酸水解液中葡萄糖和木糖濃度。
[0047]實(shí)施例6生物質(zhì)預(yù)處理后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)的處理方法，包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓的步驟，其特征在于以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。
2.權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于原料輸送和蒸煮步驟之間存在酸混合步驟。
3.權(quán)利要求1-2任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的原料破碎步驟中將生物質(zhì)破碎為長度為15cm以下的顆粒。
4.權(quán)利要求1-3任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的原料破碎步驟中將生物質(zhì)破碎為IO-1OOmm的顆粒。
5.權(quán)利要求1-4任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于原料輸送步驟采用螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)。
6.權(quán)利要求1-5任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的原料輸送過程中對原料脫水至干物的10-60wt%，以重量百分比計(jì)。
7.權(quán)利要求1-6任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的原料輸送過程中對原料脫水至干物的20-50wt%，以重量百分比計(jì)。
8.權(quán)利要求1-7任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的原料輸送過程中對原料脫水至干物的25-45wt%，以重量百分比計(jì)。
9.權(quán)利要求1-8任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的酸或酸酐為硫酸、鹽酸或乙酸酐的一種或兩種以上。
10.權(quán)利要求1-9任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的酸或酸酐的濃度為 0.l%-15wt%o
11.權(quán)利要求ι-?ο任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的酸或酸酐的濃度為 0.5-10wt%o
12.權(quán)利要求1-11任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的酸或酸酐的濃度為 0.5_5wt%。
13.權(quán)利要求1-12任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的蒸煮步驟中通入0.5-2Mpa的水蒸汽。
14.權(quán)利要求1-13任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的蒸煮步驟中通入0.5-lMpa的水蒸汽。
15.權(quán)利要求1-14任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的蒸煮步驟中通A 0.5-0.8Mpa的水蒸汽。
16.權(quán)利要求1-15任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的蒸煮步驟中蒸煮的時間為l_30min。
17.權(quán)利要求1-16任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的蒸煮步驟中蒸煮的時間為2-20min。
18.權(quán)利要求1-17任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的蒸煮步驟中蒸煮的時間為2-10min。
19.權(quán)利要求1-18任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的減壓步驟采用連續(xù)或間歇泄壓排放的方式排出。
20.權(quán)利要 求19所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述間歇泄壓排放間隔時間為l_20s ο
21.權(quán)利要求1-20任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于噴淋的酸或酸酐與生物質(zhì)原料的比例是1:10-100。
22.權(quán)利要求1-21任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于酸或酸酐噴淋步驟是在原料輸送步驟完成。
23.權(quán)利要求1-22任意項(xiàng)所述生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的生物質(zhì)為玉米秸桿、玉米芯、硬木、軟木、堅(jiān)果殼、草、紙、大麥桿、小麥桿、樹葉、棉籽絮、報紙、柳枝、燕麥殼中的一種或兩種以上組合。
24.一種生物質(zhì)的處理方法，包括原料破碎、通過螺旋喂料器輸送原料，將原料與酸性溶液或酸酐混合，通入蒸汽蒸煮，然后通過減壓排放的方式排除，其特征在于，以噴淋的形式噴入濃度為0.5%-10wt%的酸性溶液或酸酣。
25.權(quán)利要求24所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于其中所述的噴淋酸性溶液或酸酣步驟在進(jìn)入螺旋喂料器前進(jìn)行。
26.權(quán)利要求24-25任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于其中所述的噴淋酸性溶液或酸酣步驟在原料經(jīng)螺旋喂料器或螺桿擠出機(jī)處理后進(jìn)行。
27.權(quán)利要求24-26 任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于原料通過螺旋喂料器，對原料脫水至干物的10-60wt%，以重量百分比計(jì)。
28.權(quán)利要求24-27任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的蒸汽為低壓蒸汽，壓力為0.5-lMPa。
29.權(quán)利要求24-28任意項(xiàng)所述的生物質(zhì)的處理方法，其特征在于所述的蒸汽為低壓蒸汽，壓力為0.5-0.8MPa。
30.一種生物質(zhì)制備糖的方法，包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓、分離獲得糖，其中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸。
31.權(quán)利要求30所述的生物質(zhì)制備糖的方法，其特征在于所述的糖為葡萄糖和/或木糖。
32.—種生物質(zhì)發(fā)酵制備乙醇的方法，其特征在于包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓的處理步驟，其中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸，處理后的原料任選的與酶接觸，再與酵母接觸發(fā)酵，分離得到乙醇。
33.一種生物質(zhì)發(fā)酵制備化學(xué)品的方法，其特征在于包括原料破碎、原料輸送、蒸煮、減壓的處理步驟，其中以噴淋形式將原料與酸或酸酐接觸，處理后的原料通過與生物菌種接觸獲得化學(xué)品。
34.權(quán)利要求33所述的一種生物質(zhì)發(fā)酵制備化學(xué)品的方法，其特征在于所述的化學(xué)品為乙醇、甲醇、丁醇、檸檬酸、乙酸、乳酸、葡萄糖酸、丙酮、谷氨酸、青霉素和激素一種或幾種。
【文檔編號】C12P7/48GK103898780SQ201210570363
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月25日
【發(fā)明者】林海龍, 武國慶, 杜偉彥, 高尚, 許克家, 鄧立康, 于天楊, 劉文信, 劉勁松, 李春玲, 袁敬偉, 岳國君 申請人:中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司, 中糧生化能源（肇東）有限公司, 中糧集團(tuán)有限公司