本發(fā)明屬于生物材料農(nóng)作物秸稈加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冬油菜秸稈預(yù)處理工藝。
背景技術(shù)：
冬油菜，民俗用語。是指生長過程中需要越冬的油菜，是指秋播或秋冬交際時播種至第二年春季及夏季收獲的油菜。冬油菜的種植面積達到全國油菜種植面積的90％以上，大面積的油菜種植產(chǎn)生了更多的油菜秸稈，由于管理的不合理，超過80％的油菜秸稈被焚燒或者廢棄，只有不到20％的油菜秸稈得到了合理的利用，具體表現(xiàn)為：直接粉碎還田當(dāng)做肥料、打捆送往生物質(zhì)電廠發(fā)電、用于食用菌生產(chǎn)、用于制備建筑裝飾材料以及用于制作動物飼料。油菜秸稈作為一種重要的生物質(zhì)資源，通過厭氧消化技術(shù)處理。在實現(xiàn)油菜秸稈減量化和資源化利用的同時，又可得到生物質(zhì)能源-沼氣。油菜秸稈主要是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素組成，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，難于降解，導(dǎo)致厭氧消化周期較長。因此，可以通過有效的方法對油菜秸稈進行處理。打破纖維素的晶體結(jié)構(gòu)，從而提高厭氧消化效率。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，李榮斌，董緒燕，魏芳，彭金華，江木蘭，李光明，陳洪，張華山等報道了微波輔助NaOH預(yù)處理提高油菜秸稈酶解效率的研究，《可再生資源》，2012,30(7)，46-50。該文獻報道了經(jīng)微波預(yù)處理的油菜秸稈致密結(jié)構(gòu)明顯破壞，利于被纖維素酶水解。雖然該文獻預(yù)處理后的油菜秸稈的酶解率得到了一定的提高，但是該文獻微波處理成本較高，并不適用于大規(guī)模的油菜秸稈處理。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種處理成本低，可有效提高油菜秸稈酶解率的冬油菜秸稈預(yù)處理工藝。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
一種冬油菜秸稈預(yù)處理工藝，依次經(jīng)過秸稈微米化粉碎、NaOH預(yù)處理、復(fù)合菌種酶解這三個步驟來實現(xiàn)冬油菜秸稈的預(yù)處理，具體包括如下步驟：
1)將自然風(fēng)干的油菜秸稈粉碎成粒度85～225μm，過65～175目篩，得到秸稈粉??；
2)取步驟1)的秸稈粉ⅰ置于反應(yīng)釜中，向其中加入其質(zhì)量16～18倍的去離子水、18倍的5.4％～5.8％NaOH溶液，在53～57℃的條件下反應(yīng)26～34min，并在功率150W，溫度84～88℃條件下超聲處理30～42min，真空抽濾，除去濾液，得到秸稈粉ⅱ；
3)將秸稈粉ⅱ、復(fù)合菌種、水按照重量比1:0.33～0.43:15～20的比例攪拌混合均勻，然后其質(zhì)量0.15～0.18的纖維素酶，于恒溫水浴中酶解22～26h，得到預(yù)處理冬油菜秸稈；所述的所述的復(fù)合菌種由黑曲霉Lw-09、木霉1號和白腐菌酶單獨發(fā)酵后按照菌數(shù)比46～58:15～18:42～60的比例混合，粉碎，控制含水量17％，得到復(fù)合微生物菌劑，所述的復(fù)合微生物菌劑的有效活菌數(shù)為280億/g；
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
1)本發(fā)明先對油菜秸稈進行微米化破碎處理，保證了纖維素、半纖維素、木質(zhì)素能夠有效地降解，提高其降解率。對秸稈粉采用NaOH溶液和超聲的雙重處理，促進了秸稈預(yù)處理工藝的速率。最后采用復(fù)合菌種對纖維素、半纖維素和木質(zhì)素進行酶解，提高了酶解效率，使得其能夠更多的降解，促進了油菜秸稈的利用率，同時減少了過多的秸稈廢棄物對環(huán)境造成的污染以及資源的浪費。
2)本發(fā)明冬油菜秸稈預(yù)處理工藝中酶解率達到32.45％～36.79％，纖維素降解率45.6％～49.2％，半纖維素降解率34.7％～39.5％，木質(zhì)素降解率43.7％～46.8％。
3)本發(fā)明冬油菜秸稈預(yù)處理工藝，對秸稈廢棄物得到了充分的利用，經(jīng)過處理的油菜秸稈用于肥料和飼料，促進了種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高了經(jīng)濟效益，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)資源的循環(huán)利用。
具體實施方式
下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步地具體說明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實施例并不局限于下面的實施例，對本發(fā)明所作的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
一種冬油菜秸稈預(yù)處理工藝，依次經(jīng)過秸稈微米化粉碎、NaOH預(yù)處理、復(fù)合菌種酶解這三個步驟來實現(xiàn)冬油菜秸稈的預(yù)處理，具體包括如下步驟：
1)將自然風(fēng)干的油菜秸稈粉碎成粒度85μm，過175目篩，得到秸稈粉??；
2)取步驟1)的秸稈粉ⅰ置于反應(yīng)釜中，向其中加入其質(zhì)量16倍的去離子水、18倍的5.4％NaOH溶液，在53℃的條件下反應(yīng)26min，并在功率150W，溫度84℃條件下超聲處理30min，真空抽濾，除去濾液，得到秸稈粉ⅱ；
3)將秸稈粉ⅱ、復(fù)合菌種、水按照重量比1:0.33:15的比例攪拌混合均勻，然后其質(zhì)量0.15的纖維素酶，于恒溫水浴中酶解22h，得到預(yù)處理冬油菜秸稈；所述的所述的復(fù)合菌種由黑曲霉Lw-09、木霉1號和白腐菌酶單獨發(fā)酵后按照菌數(shù)比46:15:42的比例混合，粉碎，控制含水量17％，得到復(fù)合微生物菌劑，所述的復(fù)合微生物菌劑的有效活菌數(shù)為280億/g；
經(jīng)實際檢測，本發(fā)明冬油菜秸稈預(yù)處理酶解率達到32.45％，纖維素降解率45.6％，半纖維素降解率34.7％，木質(zhì)素降解率43.7％。
實施例2
一種冬油菜秸稈預(yù)處理工藝，依次經(jīng)過秸稈微米化粉碎、NaOH預(yù)處理、復(fù)合菌種酶解這三個步驟來實現(xiàn)冬油菜秸稈的預(yù)處理，具體包括如下步驟：
1)將自然風(fēng)干的油菜秸稈粉碎成粒度155μm，過100目篩，得到秸稈粉??；
2)取步驟1)的秸稈粉ⅰ置于反應(yīng)釜中，向其中加入其質(zhì)量17倍的去離子水、18倍的5.6％NaOH溶液，在55℃的條件下反應(yīng)30min，并在功率150W，溫度86℃條件下超聲處理36min，真空抽濾，除去濾液，得到秸稈粉ⅱ；
3)將秸稈粉ⅱ、復(fù)合菌種、水按照重量比1:0.38:18的比例攪拌混合均勻，然后其質(zhì)量0.16的纖維素酶，于恒溫水浴中酶解24h，得到預(yù)處理冬油菜秸稈；所述的所述的復(fù)合菌種由黑曲霉Lw-09、木霉1號和白腐菌酶單獨發(fā)酵后按照菌數(shù)比52:16:51的比例混合，粉碎，控制含水量17％，得到復(fù)合微生物菌劑，所述的復(fù)合微生物菌劑的有效活菌數(shù)為280億/g；
經(jīng)實際檢測，本發(fā)明冬油菜秸稈預(yù)處理酶解率達到36.79％，纖維素降解率49.2％，半纖維素降解率39.5％，木質(zhì)素降解率46.8％。
實施例3
一種冬油菜秸稈預(yù)處理工藝，依次經(jīng)過秸稈微米化粉碎、NaOH預(yù)處理、復(fù)合菌種酶解這三個步驟來實現(xiàn)冬油菜秸稈的預(yù)處理，具體包括如下步驟：
1)將自然風(fēng)干的油菜秸稈粉碎成粒度225μm，過65目篩，得到秸稈粉ⅰ；
2)取步驟1)的秸稈粉ⅰ置于反應(yīng)釜中，向其中加入其質(zhì)量18倍的去離子水、18倍的5.8％NaOH溶液，在57℃的條件下反應(yīng)34min，并在功率150W，溫度88℃條件下超聲處理42min，真空抽濾，除去濾液，得到秸稈粉ⅱ；
3)將秸稈粉ⅱ、復(fù)合菌種、水按照重量比1:0.43:20的比例攪拌混合均勻，然后其質(zhì)量0.18的纖維素酶，于恒溫水浴中酶解26h，得到預(yù)處理冬油菜秸稈；所述的所述的復(fù)合菌種由黑曲霉Lw-09、木霉1號和白腐菌酶單獨發(fā)酵后按照菌數(shù)比58:18:60的比例混合，粉碎，控制含水量17％，得到復(fù)合微生物菌劑，所述的復(fù)合微生物菌劑的有效活菌數(shù)為280億/g；
經(jīng)實際檢測，本發(fā)明冬油菜秸稈預(yù)處理酶解率達到34.58％，纖維素降解率47.4％，半纖維素降解率35.9％，木質(zhì)素降解率44.6％。
為了進一步說明本發(fā)明冬油菜秸稈預(yù)處理技術(shù)效果，在進行上述實施例試驗預(yù)處理時，同時設(shè)置及試行了對照試驗，具體如下：
對照實驗例
步驟2)中的秸稈粉不作處理，其他步驟同實施例1。
經(jīng)實際檢測，本發(fā)明冬油菜秸稈預(yù)處理酶解率達到31.58％，纖維素降解率43.8％，半纖維素降解率32.4％，木質(zhì)素降解率40.9％。
由此可知，本發(fā)明的冬油菜秸稈預(yù)處理工藝明顯優(yōu)于對照，本發(fā)明冬油菜秸稈預(yù)處理酶解率達到32.45％～36.79％，纖維素降解率45.6％～49.2％，半纖維素降解率34.7％～39.5％，木質(zhì)素降解率43.7％～46.8％。
本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述。無論從哪一點來看，本發(fā)明的上述實施方案都只能認(rèn)為是對本發(fā)明的說明而不能限制本發(fā)明，權(quán)利要求書指出了本發(fā)明的范圍，因此，在與本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書范圍之內(nèi)。