本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用作物秸稈制備溶解漿及其它高附加值產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
溶解漿是高純度的精制纖維素漿，主要用于生產(chǎn)高端紙張、粘膠纖維（人造絲）等再生纖維素纖維、硝化纖維、醋酸纖維、玻璃紙、羧甲基纖維素等纖維素衍生物等。
目前，制備溶解漿的原料主要是棉短絨和木材。由于棉短絨的價(jià)格和供應(yīng)不穩(wěn)定以及我國(guó)森林資源的嚴(yán)重匱乏等因素，利用其它纖維素資源替代木材和棉短絨制備溶解漿，對(duì)我國(guó)而言已是刻不容緩，而且具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。
我國(guó)每年可收獲作物秸稈9億多噸。所述秸稈包括小麥、玉米、水稻、棉花、高粱、（亞）麻類、大豆、花生、薯類、瓜類等農(nóng)作物及苜蓿、沙打旺等牧草收獲籽實(shí)后剩余的莖、葉、皮（殼）、蔓藤（秧）等以及甘蔗（渣）、玉米芯、蘆葦?shù)?。?jù)測(cè)定，秸稈含有的纖維素總量占其干重的質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均達(dá)到30~49%，如稻草中纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到39.12%、棉花秸稈中纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到43.74%、甘蔗渣中纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到46%，等等。秸稈提供了天然纖維素的豐富來(lái)源，因而是制備溶解漿潛在的優(yōu)良原材料。
除纖維素以外，秸稈還含有15~25%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的半纖維素以及12.5~28%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的木質(zhì)素。因此，本發(fā)明在制備溶解漿之外還可以聯(lián)產(chǎn)半纖維素、木質(zhì)素以及液態(tài)肥，大大提高了秸稈原料的利用效率；而且生產(chǎn)廢水得到了充分利用，無(wú)任何排放。
不同于紙漿，溶解漿對(duì)纖維漿粕的形態(tài)和強(qiáng)度沒(méi)有要求，但是對(duì)纖維的聚合度和化學(xué)純度，特別是α-纖維素含量和白度有較高的要求。溶解漿級(jí)別一般以α-纖維素含量來(lái)劃分：α-纖維素含量低于90%的為低級(jí)溶解漿，在90%~95%之間的為中級(jí)溶解漿，而超過(guò)95%的則為高級(jí)溶解漿。
正是看到了作物秸稈資源的豐富及其蘊(yùn)藏著的巨量天然纖維素，國(guó)內(nèi)外不同機(jī)構(gòu)及專業(yè)人士對(duì)利用秸稈纖維素制備溶解漿的工藝、方法等進(jìn)行了許多研究。
中國(guó)專利CN 1143699 A公開了一種制備麥稈人造纖維溶解漿的方法。該方法是將麥稈在壓力0.8~1MPa、溫度175℃、液比1∶5的條件下預(yù)水解，洗滌、濃縮30~35%后再蒸煮、洗選、漂白等，制得含α-纖維素93~98%的人造纖維溶解漿。中國(guó)專利CN101058953 A公開了一種采用玉米秸稈制備漂白溶解漿的方法。將玉米秸稈堿液浸漬處理后采用一次蒸煮、三次升溫的方式堿法制漿，包括原料備料、浸漬、投料、蒸煮、洗料、打漿、前精選、氯堿化、漂白、酸處理、水洗、后精選、抄漿后制得成品漿等。二個(gè)專利只是簡(jiǎn)單的制漿，沒(méi)有將經(jīng)濟(jì)附加值更高的半纖維素、木質(zhì)素等綜合利用起來(lái)，因而未能高效利用秸稈資源，且造成一定的環(huán)境污染。
中國(guó)專利CN 102268833 A公開了一種利用農(nóng)作物秸稈蒸汽爆破預(yù)水解硫酸鹽法制備溶解漿的方法。利用蒸汽爆破和水洗預(yù)先脫除大約80%的半纖素、10%的木質(zhì)素和72%的無(wú)機(jī)鹽，并通過(guò)機(jī)械梳分將優(yōu)質(zhì)長(zhǎng)纖維和短纖維分離，解決了農(nóng)作物秸稈纖維短小、不均一性突出以及灰分含量高的難題。該方法突出之處在于制備溶解漿的同時(shí)綜合利用了秸稈中的木質(zhì)素；但對(duì)半纖維素更多的是采取預(yù)水解脫除而不是預(yù)提取利用的辦法，因而未能充分利用半纖維素這一寶貴資源，且給環(huán)境帶來(lái)了新的污染。另外，現(xiàn)有技術(shù)中采用秸稈制備溶解漿，使用了酸性介質(zhì)或酸性助劑，溶解漿與木質(zhì)素會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)與剝皮反應(yīng)，不能保證產(chǎn)品的完整性和高質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用作物秸稈制備溶解漿及其它高附加值產(chǎn)品的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：
一種利用作物秸稈制備溶解漿及其它高附加值產(chǎn)品的方法，包括步驟：
1）秸稈經(jīng)去雜、除塵、揉絲、切段、水洗后置入蒸煮鍋；
2）向蒸煮鍋中加入秸稈質(zhì)量1-20倍的水，加入堿至堿液質(zhì)量濃度為1-10%；通入蒸汽至蒸煮鍋內(nèi)升溫至60-100℃，向蒸煮鍋中通入惰性氣體，將蒸煮鍋內(nèi)空氣排凈；然后間歇性向蒸煮鍋內(nèi)通入蒸汽以及惰性氣體，以維持蒸煮鍋內(nèi)溫度為60-100℃、壓力為0.5-1MPa，保溫保壓10-120分鐘；
3）將蒸煮鍋內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，并轉(zhuǎn)移至研磨磨中研磨；
4）固液分離，得濾渣一和濾液一；
5）將濾渣一置入蒸煮鍋，向蒸煮鍋中加入濾渣一質(zhì)量1-20倍的水并通入惰性氣體，加入復(fù)合蛋白酶，間歇1-3分鐘，繼續(xù)通入惰性氣體，酶解10-80分鐘；隨后加入常溫型α-淀粉酶，酶解10-80分鐘；然后通入蒸汽升溫至60-70℃，保溫2-20分鐘滅活酶的活性；所述復(fù)合蛋白酶由具備內(nèi)肽酶活性的堿性蛋白酶和具備端肽酶活性的蛋白酶K組成；所述常溫型α-淀粉酶由微波誘導(dǎo)所得變異地衣芽孢桿菌分泌所得α-淀粉酶，所述常溫型α-淀粉酶的適宜溫度為22-35℃；
6）滅酶后，向蒸煮鍋中加入堿至堿液質(zhì)量濃度為5-25%，通入惰性氣體排凈蒸煮鍋內(nèi)空氣，通入蒸汽至蒸煮鍋內(nèi)溫度升至80-120℃，間歇性通入惰性氣體和蒸汽，以維持蒸煮鍋內(nèi)溫度為80-120℃、壓力為1-2MPa，保溫保壓20-180分鐘；
7）將蒸煮鍋內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，固液分離，得濾渣二和濾液二；
8）將濾渣二置入漂白罐，加入濾渣二質(zhì)量1-10倍的水，加入雙氧水至雙氧水的質(zhì)量濃度為0.1%-0.5%，通入惰性氣體排凈漂白罐內(nèi)空氣，升溫至50-80℃，間歇1-3分鐘，繼續(xù)通入惰性氣體1-2分鐘，保溫10-120分鐘；
9）繼續(xù)向漂白罐中加入雙氧水，至雙氧水的質(zhì)量濃度為2%-5%，漂白處理；
10）將漂白罐中的物質(zhì)釋放出來(lái)，固液分離，并用梯度濃度的堿液洗滌所得濾渣，得濾渣三和濾液三；
11）將濾渣三置于醇洗罐中進(jìn)行醇洗，最后用純水洗滌，得濾渣四；
12）濾渣四經(jīng)干燥、粉碎，即得溶解漿成品；其中干燥溫度小于120℃；
13）向所述濾液一中加入濾液一體積1-10倍的乙醇，攪拌后穩(wěn)定1-3小時(shí)，分離得濾渣五和濾液五；
14）濾渣五采用稀堿液溶解，然后加入乙醇，攪拌后穩(wěn)定至沉淀析出完全，分離沉淀與清液；
15）步驟14）所得沉淀重復(fù)步驟14）的操作若干次，最終分離得濾渣六和濾液六；
16）濾渣六經(jīng)干燥粉碎得半纖維素成品；
17）采用稀酸調(diào)節(jié)濾液二的pH為4-6，析出固體，固液分離，得濾渣七和濾液七；濾渣七經(jīng)干燥粉碎得木質(zhì)素成品；
18）濾液三、濾液四、濾液七混合，經(jīng)調(diào)節(jié)pH=6.5后，作為液態(tài)肥。
作為優(yōu)選方案，步驟5）中，所述微波誘導(dǎo)所得變異地衣芽孢桿菌的獲取步驟具體為：將地衣芽孢桿菌的培養(yǎng)液置于微波發(fā)生器，設(shè)置微波功率為850-950W，脈沖頻率為2300MHz，微波處理20s，冷卻20s，依此往復(fù)25-35次；將微波處理后的培養(yǎng)液涂布在固體培養(yǎng)基上，30℃條件下培養(yǎng)1-2天，由存活下來(lái)的菌落中篩選四株常溫下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢桿菌的變異菌株。
進(jìn)一步地，選出常溫下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢桿菌的變異菌株擴(kuò)大培養(yǎng)，從而獲得所述常溫型α-淀粉酶。采用該方法獲得的常溫型α-淀粉酶，在常溫下即可高效酶解淀粉，既降低了能耗，又避免了副反應(yīng)的發(fā)生。
作為優(yōu)選方案，所述復(fù)合蛋白酶中具備內(nèi)肽酶活性的堿性蛋白酶與具備端肽酶活性的蛋白酶K的比例為1:1-3；所述復(fù)合蛋白酶的加入量滿足每千克干基秸稈400-800U，所述常溫型α-淀粉酶的加入量滿足每千克干基秸稈300-700U。
作為優(yōu)選方案，步驟10）中，所述梯度濃度的堿液包括質(zhì)量濃度分別為10%、6%、3%及1%的堿液。
作為優(yōu)選方案，步驟18）經(jīng)堿液調(diào)節(jié)pH=6.5后，經(jīng)調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)成分后作為液態(tài)肥。
作為優(yōu)選方案，所述堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水或氫氧化鈣。
作為優(yōu)選方案，所述惰性氣體為氮?dú)?、氦氣或氬氣。?yōu)選為氮?dú)?，氮?dú)獬杀镜汀?/p>
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明最大程度地對(duì)秸稈進(jìn)行綜合利用，溶解漿、半纖維素、木質(zhì)素的提取率高、完整性好、質(zhì)量高。雖然本發(fā)明也利用了現(xiàn)有技術(shù)中的汽爆分離技術(shù)，但是本發(fā)明工藝中采用了低溫、高壓條件，并應(yīng)用了特殊的生物酶，保證了本發(fā)明對(duì)秸稈利用的高效率、高質(zhì)量、高收益。
本發(fā)明通過(guò)多層級(jí)分離、多層次利用、多組份保護(hù)，得到了非常優(yōu)質(zhì)的秸稈溶解漿，而且本發(fā)明避免了酸性介質(zhì)或酸性助劑的使用，從而避免了溶解漿、半纖維素、木質(zhì)素等產(chǎn)品的水解反應(yīng)、剝皮反應(yīng)等，進(jìn)一步保證了制成品的完整性和高質(zhì)量。
本發(fā)明不僅拓寬了溶解漿的用料范圍，為溶解漿的制備找到了優(yōu)質(zhì)、豐富的替代原材料，而且充分利用了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的秸稈資源，避免了秸稈焚燒對(duì)環(huán)境造成的嚴(yán)重污染，真正實(shí)現(xiàn)了秸稈資源的高附加值綜合利用，顯著提高了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的附加值，極大推進(jìn)了農(nóng)業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種利用作物秸稈制備溶解漿及其它高附加值產(chǎn)品的方法，包括步驟：
1、溶解漿的制備
1）小麥秸稈去葉與穗，去葉與穗后的秸稈經(jīng)去雜、除塵、揉絲、切段（2-3cm）、水洗后置入蒸煮鍋；
2）向蒸煮鍋中加入秸稈質(zhì)量10倍的水，加入氨水，至堿液質(zhì)量濃度為7%；通入蒸汽至蒸煮鍋內(nèi)升溫至95℃，向蒸煮鍋中通入惰性氣體氮?dú)?，將蒸煮鍋?nèi)空氣排凈；然后間歇性向蒸煮鍋內(nèi)通入蒸汽以及惰性氣體，以維持蒸煮鍋內(nèi)溫度為95℃、壓力為0.8MPa，保溫保壓60分鐘；
該步驟中可以提取大部分半纖維素并抽提出灰分中的大部分硅質(zhì)等無(wú)機(jī)鹽；在較低蒸煮溫度、較高壓力以及惰性氣體環(huán)境下，半纖維素、纖維素、木質(zhì)素等組份的分解反應(yīng)、氧化反應(yīng)、脫水（焦化）反應(yīng)、剝皮反應(yīng)、酯化反應(yīng)等大大減弱，可保證分子基團(tuán)的完整性、高得率以及高質(zhì)量；經(jīng)檢測(cè)，本步驟可以提取出85%的半纖維素、抽提出81%的灰分無(wú)機(jī)鹽。
3）將蒸煮鍋內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，并轉(zhuǎn)移至盤磨中研磨15分鐘；此處采用機(jī)械法繼續(xù)破解分子間的部分化學(xué)鍵。
4）固液分離，得濾渣一和濾液一；濾渣一即為含有纖維素和木質(zhì)素的漿料，濾液一為提取的大部分半纖維素、抽提的大部分硅質(zhì)等無(wú)機(jī)鹽等。
5）將濾渣一置入蒸煮鍋，向蒸煮鍋中加入濾渣一質(zhì)量10倍的水并通入惰性氣體，加入復(fù)合蛋白酶（500U/千克干基秸稈），間歇1分鐘，繼續(xù)通入惰性氣體，酶解40分鐘；隨后加入常溫型α-淀粉酶（400U/千克干基秸稈），酶解30分鐘；然后通入蒸汽升溫至65℃，保溫12分鐘滅活酶的活性；復(fù)合蛋白酶由具備內(nèi)肽酶活性的堿性蛋白酶和具備端肽酶活性的蛋白酶K組成；復(fù)合蛋白酶中具備內(nèi)肽酶活性的堿性蛋白酶與具備端肽酶活性的蛋白酶K的比例為1:1；常溫型α-淀粉酶由微波誘導(dǎo)所得變異地衣芽孢桿菌分泌所得α-淀粉酶，常溫型α-淀粉酶的適宜溫度為22-35℃；
微波誘導(dǎo)所得變異地衣芽孢桿菌的獲取步驟具體為：將地衣芽孢桿菌的培養(yǎng)液置于微波發(fā)生器，設(shè)置微波功率為900W，脈沖頻率為2300MHz，微波處理20s，冷卻20s，依此往復(fù)30次；將微波處理后的培養(yǎng)液涂布在固體培養(yǎng)基上，30℃條件下培養(yǎng)2天，由存活下來(lái)的菌落中篩選四株常溫下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢桿菌的變異菌株。選出常溫下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢桿菌的變異菌株（編號(hào)為B5184）擴(kuò)大培養(yǎng)，從而獲得常溫型α-淀粉酶。
該步驟中，復(fù)合蛋白酶可以在常溫下高效水解蛋白質(zhì)；而常溫型α-淀粉酶在22-35℃高效的水解淀粉，不必像現(xiàn)有技術(shù)中使用的高溫型α-淀粉酶（高溫型α-淀粉酶需要80-90℃高溫條件；目前工業(yè)生產(chǎn)用的淀粉酶來(lái)自地衣芽孢桿菌的耐高溫型α-淀粉酶，最適溫度為80-90℃，不僅能耗大，而且副反應(yīng)多），不僅減小了能耗，同時(shí)減少了對(duì)其它物質(zhì)的破壞；本發(fā)明所用常溫型α-淀粉酶，適宜溫度22-35℃，適宜pH6-8，溫度達(dá)到60℃時(shí)活力降為零；其酶活性為高溫型α-淀粉酶的1.5倍。另外該步驟可以柔和的將蛋白質(zhì)、淀粉水解成小分子的肽類、氨基酸、麥芽糖、葡萄糖等進(jìn)入濾液中，從而成功脫除蛋白質(zhì)和淀粉。
6）滅酶后，向蒸煮鍋中加入氨水至堿液質(zhì)量濃度為16%，通入惰性氣體排凈蒸煮鍋內(nèi)空氣，通入蒸汽至蒸煮鍋內(nèi)溫度升至110℃，間歇性通入惰性氣體和蒸汽，以維持蒸煮鍋內(nèi)溫度為110℃、壓力為1.5MPa，保溫保壓100分鐘；
該步驟中，采用較低蒸煮溫度以避免各組份的分解反應(yīng)、脫水（焦化）反應(yīng)、剝皮反應(yīng)等，采用較高壓力（通過(guò)通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)）保證了堿液向秸稈細(xì)胞壁間的有效滲透，采用惰性環(huán)境（通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)）避免了各組份分子基團(tuán)的氧化反應(yīng)、乙?；孽セ磻?yīng)等，從而保證了各物質(zhì)的完整性、高得率以及高質(zhì)量。
7）將蒸煮鍋內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，固液分離，得濾渣二和濾液二；濾渣二是以纖維素為主要成分的溶解漿粗品，濾液二含有木質(zhì)素。
8）將濾渣二置入漂白罐，加入濾渣二質(zhì)量5倍的水，加入雙氧水至雙氧水的質(zhì)量濃度為0.3%，通入惰性氣體排凈漂白罐內(nèi)空氣，升溫至60℃，間歇1分鐘，繼續(xù)通入惰性氣體1分鐘，保溫60分鐘；
該步驟的目的是用雙氧水在弱堿條件下溶解殘余在溶解漿粗品表面的半纖維素和木質(zhì)素，以得到更純凈的溶解漿；該步驟雖然在漂白罐中進(jìn)行，但其目的并不是漂白。
9）繼續(xù)向漂白罐中加入雙氧水，至雙氧水的質(zhì)量濃度為3%，漂白處理；
10）將漂白罐中的物質(zhì)釋放出來(lái)，固液分離，并用梯度濃度的堿液洗滌所得濾渣，得濾渣三和濾液三；用梯度濃度的堿液洗滌，以清除附在溶解漿表面的木質(zhì)素、半纖維素等。配制稀堿液（NH4OH）至質(zhì)量分?jǐn)?shù)（堿濃度）梯次為10%、6%、3%及1%。
11）將濾渣三置于醇洗罐中，采用五倍于濾渣三質(zhì)量的95%的乙醇進(jìn)行醇洗2遍，最后用純水洗滌一遍，得濾渣四；乙醇回收利用，此次用乙醇脫除殘留在溶解漿表面的木質(zhì)素以及溶出脂肪類物質(zhì)。
12）濾渣四經(jīng)熱風(fēng)干燥、輕微粉碎，即得溶解漿成品；其中干燥溫度小于120℃，以確保溶解漿纖維的聚合度及纖維素分子的穩(wěn)定性；經(jīng)檢測(cè)，所得小麥秸稈的溶解漿α-纖維素含量為97.1%，白度為85%。
2、半纖維素的制備
13）向?yàn)V液一中加入濾液一4倍體積倍的95%的乙醇，攪拌15分鐘后穩(wěn)定1.5小時(shí)，分離得濾渣五和濾液五；濾渣五中主要為半纖維素粗品，濾液五中主要為乙醇和水；
14）濾渣五采用稀堿液溶解，然后加入4倍堿液體積的95%的乙醇，攪拌后穩(wěn)定至沉淀析出完全，分離沉淀與清液；
15）步驟14）所得沉淀重復(fù)步驟14）的操作若干次，最終分離得濾渣六和濾液六；
16）濾渣六經(jīng)熱風(fēng)干燥、粉碎得半纖維素成品；以上所用乙醇均回收再利用。
3、木質(zhì)素的制備
17）采用稀乙酸調(diào)節(jié)濾液二的pH為4.5，析出固體，固液分離，得濾渣七和濾液七；濾渣七經(jīng)干燥粉碎得木質(zhì)素成品。
4、液態(tài)肥的制備
18）濾液三與濾液三四、濾液七合并，經(jīng)調(diào)節(jié)pH=6.5后，作為液態(tài)肥。
由于上面的工藝用到氨水、乙酸等，因此可以用于制備液態(tài)肥，合并濾液三、濾液四（當(dāng)然還可以合并乙醇回收后剩余的液體），調(diào)節(jié)pH至6.5左右，裝桶，用作植物營(yíng)養(yǎng)用液態(tài)肥。所得液態(tài)肥中含有一定量的N、P、K、礦物質(zhì)以及小分子有機(jī)物質(zhì)等植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)素。
實(shí)施例2
一種利用作物秸稈制備溶解漿及其它高附加值產(chǎn)品的方法，包括步驟：
1、溶解漿的制備
1）玉米秸稈去葉與穗，去葉與穗后的秸稈經(jīng)去雜、除塵、揉絲、切段（4-5cm）、水洗后置入蒸煮鍋；
2）向蒸煮鍋中加入秸稈質(zhì)量13倍的水，加入氫氧化鉀，至堿液質(zhì)量濃度為5%；通入蒸汽至蒸煮鍋內(nèi)升溫至85℃，向蒸煮鍋中通入惰性氣體氮?dú)猓瑢⒄糁箦亙?nèi)空氣排凈；然后間歇性向蒸煮鍋內(nèi)通入蒸汽以及惰性氣體，以維持蒸煮鍋內(nèi)溫度為85℃、壓力為0.6MPa，保溫保壓80分鐘；
該步驟中可以提取出大部分半纖維素并抽提出灰分中的大部分硅質(zhì)等無(wú)機(jī)鹽；在較低溫度、較高壓力以及惰性環(huán)境下，半纖維素、纖維素、木質(zhì)素等組份的分解反應(yīng)、氧化反應(yīng)、脫水（焦化）反應(yīng)、剝皮反應(yīng)、酯化反應(yīng)等大大減弱，可保證分子基團(tuán)的完整性、高得率以及高質(zhì)量；經(jīng)檢測(cè)，本步驟可以提取出87%的半纖維素、抽提出82%的灰分無(wú)機(jī)鹽。
3）將蒸煮鍋內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，并轉(zhuǎn)移至膠體磨中研磨20分鐘；此處采用機(jī)械法繼續(xù)破解分子間的部分化學(xué)鍵。
4）固液分離，得濾渣一和濾液一；濾渣一即為含有纖維素和木質(zhì)素的漿料，濾液一為提取的大部分半纖維素、抽提的大部分硅質(zhì)等無(wú)機(jī)鹽等。
5）將濾渣一置入蒸煮鍋，向蒸煮鍋中加入濾渣一質(zhì)量13倍的水并通入惰性氣體，加入復(fù)合蛋白酶（600U/千克干基秸稈），間歇2分鐘，繼續(xù)通入惰性氣體，酶解50分鐘；隨后加入常溫型α-淀粉酶（500U/千克干基秸稈），酶解45分鐘；然后通入蒸汽升溫至70℃，保溫10分鐘滅活酶的活性；復(fù)合蛋白酶由具備內(nèi)肽酶活性的堿性蛋白酶和具備端肽酶活性的蛋白酶K組成；復(fù)合蛋白酶中具備內(nèi)肽酶活性的堿性蛋白酶與具備端肽酶活性的蛋白酶K的比例為1:2；常溫型α-淀粉酶由微波誘導(dǎo)所得變異地衣芽孢桿菌分泌所得α-淀粉酶，常溫型α-淀粉酶的適宜溫度為22-35℃；
微波誘導(dǎo)所得變異地衣芽孢桿菌的獲取步驟具體為：將地衣芽孢桿菌的培養(yǎng)液置于微波發(fā)生器，設(shè)置微波功率為900W，脈沖頻率為2300MHz，微波處理20s，冷卻20s，依此往復(fù)30次；將微波處理后的培養(yǎng)液涂布在固體培養(yǎng)基上，30℃條件下培養(yǎng)2天，由存活下來(lái)的菌落中篩選四株常溫下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢桿菌的變異菌株。選出常溫下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢桿菌的變異菌株（編號(hào)為B5184）擴(kuò)大培養(yǎng)，從而獲得常溫型α-淀粉酶。
該步驟中，復(fù)合蛋白酶可以在常溫下高效水解蛋白質(zhì)；而常溫型α-淀粉酶在22-35℃高效的水解淀粉，不必像現(xiàn)有技術(shù)中使用的高溫型α-淀粉酶（高溫型α-淀粉酶需要80-90℃高溫條件；目前工業(yè)生產(chǎn)用的淀粉酶來(lái)自地衣芽孢桿菌的耐高溫型α-淀粉酶，最適溫度為80-90℃，不僅能耗大，而且副反應(yīng)多），不僅減小了能耗，同時(shí)減少了對(duì)其它物質(zhì)的破壞；本發(fā)明所用常溫型α-淀粉酶，適宜溫度22-35℃，適宜pH6-8，溫度達(dá)到60℃時(shí)活力降為零；其酶活性為高溫型α-淀粉酶的1.5倍。另外該步驟可以柔和的將蛋白質(zhì)、淀粉水解成小分子的肽類、氨基酸、麥芽糖、葡萄糖等進(jìn)入濾液中，從而成功脫除蛋白質(zhì)和淀粉。
6）滅酶后，向蒸煮鍋中加入氫氧化鉀至堿液質(zhì)量濃度為15%，通入惰性氣體排凈蒸煮鍋內(nèi)空氣，通入蒸汽至蒸煮鍋內(nèi)溫度升至105℃，間歇性通入惰性氣體和蒸汽，以維持蒸煮鍋內(nèi)溫度為105℃、壓力為1.2MPa，保溫保壓110分鐘；
該步驟中，采用較低蒸煮溫度以避免各組份的分解反應(yīng)、脫水（焦化）反應(yīng)、剝皮反應(yīng)等，采用較高壓力（通過(guò)通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)）保證了堿液向秸稈細(xì)胞壁間的有效滲透，采用惰性環(huán)境（通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)）避免了各組份分子基團(tuán)的氧化反應(yīng)、乙?；孽セ磻?yīng)等，從而保證了各個(gè)物質(zhì)的完整性、高得率以及高質(zhì)量。
7）將蒸煮鍋內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，固液分離，得濾渣二和濾液二；濾渣二是以纖維素為主要成分的溶解漿粗品，濾液二含有木質(zhì)素。
8）將濾渣二置入漂白罐，加入濾渣二質(zhì)量7倍的水，加入雙氧水至雙氧水的質(zhì)量濃度為0.5%，通入惰性氣體排凈漂白罐內(nèi)空氣，升溫至70℃，間歇2分鐘，繼續(xù)通入惰性氣體2分鐘，保溫80分鐘；
該步驟的目的是用雙氧水在弱堿條件下溶解殘余在溶解漿粗品表面的半纖維素和木質(zhì)素，以得到更純凈的溶解漿；該步驟雖然在漂白罐中進(jìn)行，但其目的并不是漂白。
9）繼續(xù)向漂白罐中加入雙氧水，至雙氧水的質(zhì)量濃度為4%，漂白處理；
10）將漂白罐中的物質(zhì)釋放出來(lái)，固液分離，并用梯度濃度的堿液洗滌所得濾渣，得濾渣三和濾液三；用梯度濃度的堿液洗滌，以清除附在溶解漿表面的木質(zhì)素、半纖維素等。配制稀堿液（KOH）至質(zhì)量分?jǐn)?shù)（堿濃度）梯次為10%、6%、3%及1%。
11）將濾渣三置于醇洗罐中，采用六倍于濾渣三質(zhì)量的95%的乙醇進(jìn)行醇洗2遍，最后用純水洗滌一遍，得濾渣四；乙醇回收利用，此次用乙醇脫除殘留在溶解漿表面的木質(zhì)素以及溶出脂肪類物質(zhì)。
12）濾渣四經(jīng)干燥流化床干燥、輕微粉碎，即得溶解漿成品；其中干燥溫度小于120℃，以確保溶解漿纖維的聚合度及纖維素分子的穩(wěn)定性；經(jīng)檢測(cè)，所得玉米秸稈的溶解漿α-纖維素含量為97.4%，白度為86%。
2、半纖維素的制備
13）向?yàn)V液一中加入濾液一6倍體積倍的95%的乙醇，攪拌15分鐘后穩(wěn)定1.5小時(shí)，分離得濾渣五和濾液五；濾渣五中主要為半纖維素粗品，濾液五中主要為乙醇和水；
14）濾渣五采用稀堿液溶解，然后加入6倍堿液體積的95%的乙醇，攪拌后穩(wěn)定至沉淀析出完全，分離沉淀與清液；
15）步驟14）所得沉淀重復(fù)步驟14）的操作若干次，最終分離得濾渣六和濾液六；
16）濾渣六經(jīng)熱風(fēng)干燥、粉碎得半纖維素成品；以上所用乙醇均回收再利用。
3、木質(zhì)素的制備
17）采用稀稀硝酸調(diào)節(jié)濾液二的pH為5，析出固體，固液分離，得濾渣七和濾液七；濾渣七經(jīng)干燥粉碎得木質(zhì)素成品。
4、液態(tài)肥的制備
18）濾液三、濾液四、濾液七合并，經(jīng)調(diào)節(jié)pH=6.5后，作為液態(tài)肥。
由于上面的工藝用到氫氧化鉀、硝酸等，因此可以用于制備液態(tài)肥，合并濾液三、濾液四（當(dāng)然還可以合并乙醇回收后剩余的液體），調(diào)節(jié)pH至6.5左右，裝桶，用作植物營(yíng)養(yǎng)用液態(tài)肥。所得液態(tài)肥中含有一定量的N、P、K、礦物質(zhì)以及小分子有機(jī)物質(zhì)等植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)素。
實(shí)施例3
一種利用作物秸稈制備溶解漿及其它高附加值產(chǎn)品的方法，包括步驟：
1、溶解漿的制備
1）棉花秸稈去葉、皮殼，去葉與皮殼后的棉稈經(jīng)去雜、除塵、揉絲、切段（3-4cm）、水洗后置入蒸煮鍋；
2）向蒸煮鍋中加入秸稈質(zhì)量12倍的水，加入氨水，至堿液質(zhì)量濃度為6%；通入蒸汽至蒸煮鍋內(nèi)升溫至90℃，向蒸煮鍋中通入惰性氣體氮?dú)?，將蒸煮鍋?nèi)空氣排凈；然后間歇性向蒸煮鍋內(nèi)通入蒸汽以及惰性氣體，以維持蒸煮鍋內(nèi)溫度為90℃、壓力為0.7MPa，保溫保壓70分鐘；
該步驟中可以提取出大部分半纖維素并抽提出灰分中的大部分硅質(zhì)等無(wú)機(jī)鹽；在較低溫度、較高壓力以及惰性環(huán)境下，半纖維素、纖維素、木質(zhì)素等組份的分解反應(yīng)、氧化反應(yīng)、脫水（焦化）反應(yīng)、剝皮反應(yīng)、酯化反應(yīng)等大大減弱，可保證分子基團(tuán)的完整性、高得率以及高質(zhì)量；經(jīng)檢測(cè)，本步驟可以提取出86%的半纖維素、抽提出84%的灰分無(wú)機(jī)鹽。
3）將蒸煮鍋內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，并轉(zhuǎn)移至中濃磨中研磨15分鐘；此處采用機(jī)械法繼續(xù)破解分子間的部分化學(xué)鍵。
4）固液分離，得濾渣一和濾液一；濾渣一即為含有纖維素和木質(zhì)素的漿料，濾液一為提取的大部分半纖維素、抽提的大部分硅質(zhì)等無(wú)機(jī)鹽等。
5）將濾渣一置入蒸煮鍋，向蒸煮鍋中加入濾渣一質(zhì)量12倍的水并通入惰性氣體，加入復(fù)合蛋白酶（550U/千克干基秸稈），間歇1.5分鐘，繼續(xù)通入惰性氣體，酶解45分鐘；隨后加入常溫型α-淀粉酶（450U/千克干基秸稈），酶解45分鐘；然后通入蒸汽升溫至70℃，保溫11分鐘滅活酶的活性；復(fù)合蛋白酶由具備內(nèi)肽酶活性的堿性蛋白酶和具備端肽酶活性的蛋白酶K組成；復(fù)合蛋白酶中具備內(nèi)肽酶活性的堿性蛋白酶與具備端肽酶活性的蛋白酶K的比例為1:1.5；常溫型α-淀粉酶由微波誘導(dǎo)所得變異地衣芽孢桿菌分泌所得α-淀粉酶，常溫型α-淀粉酶的適宜溫度為22-35℃；
微波誘導(dǎo)所得變異地衣芽孢桿菌的獲取步驟具體為：將地衣芽孢桿菌的培養(yǎng)液置于微波發(fā)生器，設(shè)置微波功率為900W，脈沖頻率為2300MHz，微波處理20s，冷卻20s，依此往復(fù)30次；將微波處理后的培養(yǎng)液涂布在固體培養(yǎng)基上，30℃條件下培養(yǎng)2天，由存活下來(lái)的菌落中篩選四株常溫下α-淀粉酶活性高的地衣芽孢桿菌的變異菌株。選出常溫下α-淀粉酶活性最高的地衣芽孢桿菌的變異菌株（編號(hào)為B5184）擴(kuò)大培養(yǎng)，從而獲得常溫型α-淀粉酶。
該步驟中，復(fù)合蛋白酶可以在常溫下高效水解蛋白質(zhì)；而常溫型α-淀粉酶在22-35℃高效的水解淀粉，不必像現(xiàn)有技術(shù)中使用的高溫型α-淀粉酶（高溫型α-淀粉酶需要80-90℃高溫條件；目前工業(yè)生產(chǎn)用的淀粉酶來(lái)自地衣芽孢桿菌的耐高溫型α-淀粉酶，最適溫度為80-90℃，不僅能耗大，而且副反應(yīng)多），不僅減小了能耗，同時(shí)減少了對(duì)其它物質(zhì)的破壞；本發(fā)明所用常溫型α-淀粉酶，適宜溫度22-35℃，適宜pH6-8，溫度達(dá)到60℃時(shí)活力降為零；其酶活性為高溫型α-淀粉酶的1.5倍。另外該步驟可以柔和的將蛋白質(zhì)、淀粉水解成小分子的肽類、氨基酸、麥芽糖、葡萄糖等進(jìn)入濾液中，從而成功脫除蛋白質(zhì)和淀粉。
6）滅酶后，向蒸煮鍋中加入氨水至堿液質(zhì)量濃度為17%，通入惰性氣體排凈蒸煮鍋內(nèi)空氣，通入蒸汽至蒸煮鍋內(nèi)溫度升至115℃，間歇性通入惰性氣體和蒸汽，以維持蒸煮鍋內(nèi)溫度為115℃、壓力為1.6MPa，保溫保壓90分鐘；
該步驟中，采用較低蒸煮溫度以避免各組份的分解反應(yīng)、脫水（焦化）反應(yīng)、剝皮反應(yīng)等，采用較高壓力（通過(guò)通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)）保證了堿液向秸稈細(xì)胞壁間的有效滲透，采用惰性環(huán)境（通入惰性氣體實(shí)現(xiàn)）避免了各組份分子基團(tuán)的氧化反應(yīng)、乙?；孽セ磻?yīng)等，從而保證了各個(gè)物質(zhì)的完整性、高得率以及高質(zhì)量。
7）將蒸煮鍋內(nèi)的物質(zhì)釋放出來(lái)，固液分離，得濾渣二和濾液二；濾渣二是以纖維素為主要成分的溶解漿粗品，濾液二含有木質(zhì)素。
8）將濾渣二置入漂白罐，加入濾渣二質(zhì)量6倍的水，加入雙氧水至雙氧水的質(zhì)量濃度為0.45%，通入惰性氣體排凈漂白罐內(nèi)空氣，升溫至65℃，間歇1.5分鐘，繼續(xù)通入惰性氣體1.5分鐘，保溫70分鐘；
該步驟的目的是用雙氧水在弱堿條件下溶解殘余在溶解漿粗品表面的半纖維素和木質(zhì)素，以得到更純凈的溶解漿；該步驟雖然在漂白罐中進(jìn)行，但其目的并不是漂白。
9）繼續(xù)向漂白罐中加入雙氧水，至雙氧水的質(zhì)量濃度為3.5%，漂白處理；
10）將漂白罐中的物質(zhì)釋放出來(lái)，固液分離，并用梯度濃度的堿液洗滌所得濾渣，得濾渣三和濾液三；用梯度濃度的堿液洗滌，以清除附在溶解漿表面的木質(zhì)素、半纖維素等。配制稀氨水至質(zhì)量分?jǐn)?shù)（堿濃度）梯次為10%、6%、3%及1%。
11）將濾渣三置于醇洗罐中，采用四倍于濾渣三質(zhì)量的95%的乙醇進(jìn)行醇洗2遍，最后用純水洗滌一遍，得濾渣四；乙醇回收利用，此次用乙醇脫除殘留在溶解漿表面的木質(zhì)素以及溶出脂肪類物質(zhì)。
12）濾渣四經(jīng)熱風(fēng)干燥，輕微粉碎，即得溶解漿成品；其中干燥溫度小于120℃，以確保溶解漿纖維的聚合度及纖維素分子的穩(wěn)定性；經(jīng)檢測(cè)，所得棉花秸稈的溶解漿α-纖維素含量為97.7%，白度為86.5%。
2、半纖維素的制備
13）向?yàn)V液一中加入濾液一5倍體積倍的95%的乙醇，攪拌15分鐘后穩(wěn)定1.5小時(shí)，分離得濾渣五和濾液五；濾渣五中主要為半纖維素粗品，濾液五中主要為乙醇和水；
14）濾渣五采用稀堿液溶解，然后加入5倍堿液體積的95%的乙醇，攪拌后穩(wěn)定至沉淀析出完全，分離沉淀與清液；
15）步驟14）所得沉淀重復(fù)步驟14）的操作若干次，最終分離得濾渣六和濾液六；
16）濾渣六經(jīng)熱風(fēng)干燥、粉碎得半纖維素成品；以上所用乙醇均回收再利用。
3、木質(zhì)素的制備
17）采用稀硝酸調(diào)節(jié)濾液二的pH為4.8，析出固體，固液分離，得濾渣七和濾液七；濾渣七經(jīng)干燥粉碎得木質(zhì)素成品。
4、液態(tài)肥的制備
18）濾液三、濾液四、濾液七合并，經(jīng)調(diào)節(jié)pH=6.5后，作為液態(tài)肥。
由于上面的工藝用到氨水、硝酸等，因此可以用于制備液態(tài)肥，合并濾液三、濾液四（當(dāng)然還可以合并乙醇回收后剩余的液體），調(diào)節(jié)pH至6.5左右，裝桶，用作植物營(yíng)養(yǎng)用液態(tài)肥。所得液態(tài)肥中含有一定量的N、P、K、礦物質(zhì)以及小分子有機(jī)物質(zhì)等植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)素。
本發(fā)明工藝所用設(shè)備接觸物料的部分均為不銹鋼材質(zhì)。