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(yù)處理工藝。
背景技術(shù)：
：21世紀(jì)所面臨的能源和環(huán)境危機(jī)，已成為人類文明發(fā)展的主要障礙。面對(duì)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(fù)雜且穩(wěn)定，存在許多物理的和化學(xué)的屏障，使酶制劑難以與纖維素接觸，不能迅速進(jìn)行酶促反應(yīng)。因此，植物纖維素原料在酶水解前必須經(jīng)過預(yù)處理。在眾多的預(yù)處理工藝中，蒸汽爆破技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的預(yù)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(dāng)，但是后者在木糖的利用率上卻遠(yuǎn)超過前者。但是，目前的蒸汽爆破預(yù)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(yù)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(shí)也增加了蒸汽爆破預(yù)處理中的損耗。技術(shù)實(shí)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(yù)處理工藝，使得所述預(yù)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(shí)降低汽爆預(yù)處理工藝的損耗和噸乙醇原料單耗。為了實(shí)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(yù)處理工藝，在155-160℃、2.5-3.0％酸濃度、蒸煮時(shí)間20min下對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理。針對(duì)現(xiàn)有蒸汽爆破預(yù)處理技術(shù)易隨時(shí)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(shí)間調(diào)節(jié)，并使兩者同時(shí)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(shí)施方式中，所述預(yù)處理工藝可在155℃、3.0％酸濃度、蒸煮時(shí)間20min下對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理；或在160℃、2.5％酸濃度、蒸煮時(shí)間20min下對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)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(duì)蒸汽爆破預(yù)處理工藝的溫度和酸濃度設(shè)立了多個(gè)組合并對(duì)玉米秸稈進(jìn)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(shí)間下才能夠以高于60％的最大限度半纖維素的回收率實(shí)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(shí)間同時(shí)處于適宜的范圍值內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了在降低纖維素和半纖維素的損失基礎(chǔ)上，同時(shí)降低汽爆預(yù)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(dòng)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(shí)施方式本發(fā)明實(shí)施例公開了一種木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進(jìn)工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)。特別需要指出的是，所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)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(yù)處理工藝已經(jīng)通過較佳實(shí)施例進(jìn)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(duì)本文所述的預(yù)處理工藝進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理工藝進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1：本發(fā)明所述預(yù)處理工藝在155℃、3.0％硫酸濃度、蒸煮時(shí)間20min下對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理。實(shí)施例2：本發(fā)明所述預(yù)處理工藝在160℃、2.5％硫酸濃度、蒸煮時(shí)間20min下對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理。實(shí)施例3：不同溫度和硫酸濃度的預(yù)處理工藝對(duì)比按照表1設(shè)置不同汽爆溫度、硫酸濃度和蒸煮時(shí)間，其他汽爆條件一致，然后統(tǒng)計(jì)汽爆后纖維素和半纖維素回收率、蒸汽損耗、硫酸損耗，同時(shí)以汽爆物料進(jìn)行纖維素乙醇的生產(chǎn)(諾維信NS22202共發(fā)酵菌株)，統(tǒng)計(jì)噸乙醇玉米秸稈單耗，結(jié)果見表2。表1不同預(yù)處理工藝參數(shù)溫度酸濃蒸煮時(shí)間實(shí)驗(yàn)例1160℃2.50％20min實(shí)驗(yàn)例2155℃3.00％20min對(duì)照1165℃3.00％20min對(duì)照2160℃2.00％20min對(duì)照3155℃3.50％20min對(duì)照4180℃3.00％10min對(duì)照5140℃2.50％30min對(duì)照6130℃1.50％40min對(duì)照7125℃1.00％20min表2對(duì)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(shí)驗(yàn)例188.59％60.33％9.670.176.7t實(shí)驗(yàn)例289.91％65.55％9.510.186.8t對(duì)照184.51％44.65％10.740.207.5t對(duì)照289.10％59.62％10.820.217.4t對(duì)照388.31％58.38％10.010.257.4t對(duì)照480.21％33.86％12.300.268.5t對(duì)照593.21％70.23％16.600.459.4t對(duì)照695.07％78.52％20.100.6914.3t對(duì)照795.71％85.31％25.030.9320.1t由表1和表2可以看出，對(duì)照1至對(duì)照4不僅在半纖維素回收率上比較低，同時(shí)汽爆損耗也較高；而對(duì)照5至對(duì)照7雖然具有較高的半纖維素回收率，但是由于預(yù)處理效果差，實(shí)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(xiàng)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(shí)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(yīng)當(dāng)指出，對(duì)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(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3