CN101519671B - 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法 - Google Patents

皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101519671B
CN101519671B CN2008101009671A CN200810100967A CN101519671B CN 101519671 B CN101519671 B CN 101519671B CN 2008101009671 A CN2008101009671 A CN 2008101009671A CN 200810100967 A CN200810100967 A CN 200810100967A CN 101519671 B CN101519671 B CN 101519671B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fermentation
hybrid giant
giant napier
pennisetum hydridum
ethanol
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008101009671A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101519671A (zh
Inventor
陈洪章
张建兴
梁灼林
李勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US12/312,201 priority Critical patent/US20110104773A1/en
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN2008101009671A priority patent/CN101519671B/zh
Priority to PCT/CN2008/001474 priority patent/WO2009105928A1/zh
Priority to AU2008326248A priority patent/AU2008326248B2/en
Priority to MYPI20091565A priority patent/MY146994A/en
Publication of CN101519671A publication Critical patent/CN101519671A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101519671B publication Critical patent/CN101519671B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/02—Bioreactors or fermenters combined with devices for liquid fuel extraction; Biorefineries
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/08—Bioreactors or fermenters combined with devices or plants for production of electricity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/02—Means for pre-treatment of biological substances by mechanical forces; Stirring; Trituration; Comminuting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00—Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/20—Heating; Cooling
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/02—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with water or steam
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/12—Pulp from non-woody plants or crops, e.g. cotton, flax, straw, bagasse
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

本发明属于皇竹草资源综合利用领域，本发明涉及皇竹草分级转化多联产的方法。其中皇竹草蒸汽***后，对汽爆后皇竹草进行水洗处理，水洗液为降解后的半纤维素用于制备低聚木糖。然后汽爆处理后的皇竹草通过分级梳理后得到长纤维(纤维长度大于3厘米)和短纤维(纤维长度小于3厘米)。梳理后长纤维用于乙醇自催化制浆得到皇竹草浆和醇溶木质素。梳理后的短纤维用于固态发酵纤维素酶然后用于同步糖化发酵乙醇，发酵产生的发酵渣用于生物质发电，同时回收发酵产生的CO2。皇竹草发酵燃料乙醇整个工艺过程联产发酵渣生物质发电、皇竹草浆、醇溶木质素、低聚木糖、发酵产生的CO2，从而实现皇竹草资源高效综合利用。

Description

皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法
技术领域
本发明属于皇竹草资源综合利用领域，特别涉及到皇竹草发酵燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法。
背景技术
随着世界人口的迅猛增加、社会经济的不断发展，人类在近400年内，将地球25亿年累积的化石型能源石油、煤、天然气几乎耗尽。自1993年我国首次成为石油产品净进口国以来，2004年原油进口突破亿吨大关，因此为了解决国家能源安全问题，寻找清洁、廉价、可再生的替代能源迫在眉睫！
在可能替代化石燃料的能源中，生物质以其可再生、产量巨大、可储存、碳循环等优点引起世人注目。而且生物质能是唯一一种可以转换为燃料乙醇的可再生能源，其利用技术和化石燃料的利用方式具有很大的兼容性。在生物质能产品产业规模方面，发展最快的是燃料乙醇。目前，巴西全国有300多家甘蔗加工厂，燃料乙醇年产量为170亿升；美国2004年以玉米为原料生产燃料乙醇1000万吨。目前，我国燃料乙醇四大生产厂安徽丰原生化、黑龙江华润酒精、河南天冠和吉林乙醇的乙醇总生产能力为163万吨/年，总产量在140万吨左右。然而当今我国燃料乙醇多为玉米转化，原料成本高且与人争粮。而利用木质纤维原料发酵转化符合“不与人争粮、不与粮争地”原则，用以生产燃料乙醇，具有诱人的开发前景。木质纤维原料发酵燃料优势明显，而皇竹草以其高生物量积累、热值高、保持水土等优势逐渐被人们所青睐。
皇竹草是我国从南美洲哥伦比亚引进的高产量高蛋白优质牧草，有“草王”之称，别名王草、皇竹、巨象草，学名：Pennisetum sinese Roxb，隶属被子植物门，单子叶植物纲，禾本科，狼尾草属。皇竹草是由象草和美州狼尾草杂交育成的高产优质禾本科牧草。皇竹草植株高大，直立丛生，根系发达，在温度适宜地区为多年生植物。株高可达4～5米，节间长9～15厘米；有15～30个有效分蘖，每节着生1个腋芽，并由叶片包裹，叶片互生，长60～132厘米，叶片宽3～6厘米。在广东、广西等地区种植皇竹草见效快，收获期长，稳产高产，春季栽植后2～3个月即可收割，随割随长，每年可收割4～6次，种一次可连续收割6～7年，每亩每年产量高达25吨。
皇竹草的主要化学成分包括：纤维素(cellulose)、半纤维素(hemi-cellulose)和木质素(lignin)，这三种成分构成植物体的支持骨架；其中，纤维素组成微细纤维、构成植物细胞壁的网状骨架，而半纤维素和木质素则是填充的纤维之间的“粘合剂”和“填充剂”。其中综纤维素含量在75％以上，克拉森木质素在为20％左右，灰分占3％左右，此外皇竹草中还含有果胶质、脂蜡质、脂类、低分子的碳水化合物等。
目前皇竹草的利用主要集中在三个方面：一是作为优质牧草及饲料；二是作为良好的水土保持、美化环境植物；三是为造纸建材和饮料生产新型原料。
①优质牧草和饲料：皇竹草鲜叶质地柔软多汁、含糖份较高，适口性好，营养丰富，消化率高，是饲养草食畜禽及鱼类的最佳青饲料，每年4～11月间均可收割，一般全年可收割4～6次，管理条件好时，可收割8次以上，种植一亩皇竹草足以满足育肥肉牛8～10头饲料需求。
②用于坡地水土保持和美化环境：皇竹草是实施退耕还林还草工程的好草种，是防止水土流失、治理荒滩、陡坡的理想植株。皇竹草根系发达，茎杆坚实，平均根系长3～4米，最长根系可达5米，根系密集，平均茎粗直径2～3厘米，最大茎粗可达4厘米。皇竹草生长迅速、抗旱力强，整体抗风能力强，种植在地边、园坝、果园可作围栏、绿篱；种植在河边、沟边、水库边、荒坡可防洪护堤，防止水土流失，对绿化荒山荒坡、防风固沙都具有积极的作用。同时，皇竹草新陈代谢旺盛，代谢后的根是极好的有机质肥料，有利于土壤土质改良。同时皇竹草还用于庭院、公园、园林区、风景区的绿化。皇竹草植株高大，茎节灰白，光滑发亮，具有观叶观节的实用价值，种植后合理修剪、管护，可迅速形成葱绿的“草林”，美化当地环境，减少了环境污染，改善人们生活和工作环境都有积极的作用。
③用于造纸和建材：皇竹草是一种潜力很大，具有良好的制造纸的性能的速生造纸原料，具有纤维长，制浆得率高，漂白性能好，戊聚糖含量低，浆料纤维强度较高等综合指标，均优于麦草、稻草和杨木，充分适合制造中高档的文化纸品。同时黄组成植株可造质优价廉的纤维板、模型板等建材板和各种工艺品。
近年来生物质发电技术发展迅速，在奥地利、丹麦、芬兰、法国、挪威、瑞典和美国等国家生物质作为发电燃料越来越得到重视。我国从1987年起，开始生物质能小型气化发电技术研制工作，并列为科技部重点攻关项目。2000年我国已经有秸秆气化发电示范工程投入运行，然而由于生物质热值低、密度小、比较分散等原因造成生物质发电在经济成本上不能突破。因此为了解决国家能源需求、提高皇竹草综合利用价值，针对皇竹草特征的开发皇竹草发酵生产燃料乙醇联产发电综合利用需深入研究。
发明内容
【本发明的目的】本发明的主要目的就是针对皇竹草进行绿色环保、高值化综合利用。开发了针对皇竹草特征的组分全利用工艺，得到目的产品燃料乙醇，同时联产发电(发酵残渣)、低聚木糖、皇竹草浆、醇溶木质素、发酵产生CO2。分离得到的所有组分均得到最大价值的利用，克服了传统皇竹草利用产品单一的缺点。本发明的另一目的是提供一种实施本发明方法的***工艺流程。
【本发明的思路】通过该工艺流程不仅得到燃料乙醇，同时联产发酵渣发电、低聚木糖、皇竹草浆、醇溶木质素、发酵产生CO2，使得皇竹草的附加值明显升高。燃料乙醇的生产采用蒸汽***技术对皇竹草进行预处理同时水洗联产低聚木糖，然后将汽爆后原料通过分级装置进行长短纤维分离。分离得到的汽爆长纤维强度大、韧性好，生产中高纸浆效果好；分离得到的一部分汽爆短纤维先进行固态发酵纤维素酶，得到的纤维素酶与另一部分汽爆短纤维、酵母粉进行同步糖化发酵乙醇，发酵后剩余残渣脱水处理后进行生物质发电，对发酵时产生的CO2进行回收处理。
利用皇竹草进行制浆造纸的研究已经很多，而本工艺并不是利用整株皇竹草进行直接制浆，而是针对皇竹草的特殊性提出了分级转化利用技术联产皇竹草浆，并且该工艺使用乙醇自催化进行制浆联产醇溶木质素。得到的木质素可作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂等，应用前景十分广阔。
生产过程中的皇竹草发酵渣——发电燃料：皇竹草经过蒸汽***、微生物发酵乙醇后的发酵残渣木质素所占比例明显升高，氧元素含量下降，由于木质素热值高于半纤维素和纤维素，使得发酵后的发酵残渣热值升高，并且经过蒸汽***、微生物发酵处理后的残渣中氯元素、硫元素含量明显降低，灰熔点升高，这些特点对于生物质发电非常有利。
【本发明的技术路线】
本发明的技术路线如下：
1)预处理：首先将皇竹草切成5cm左右，采用汽爆装置对其进行蒸汽***预处理，汽爆压力控制在1.5MPa。
2)水洗回收低聚木糖：皇竹草汽爆处理后半纤维素发生部分降解、纤维结构变得更加疏松，水洗处理后，得到纤维物料及水洗液，纯化水洗液可得到低聚木糖，得到的纤维物料用于进一步长短纤维分离。
3)长短纤维分级处理：根据纤维长度不同，利用纤维开松装置实现长短纤维分离，得到的长纤维(纤维长度大于3厘米)用于乙醇自催化制浆；得到的短纤维(纤维长度小于3厘米)用于固态发酵纤维素酶和同步糖化发酵乙醇。
4)乙醇自催化制浆：对步骤3)中分离得到的长纤维进行制浆。采用乙醇浓度为60％，固液比1/10(g/ml)，在160℃下，保温2h，萃取脱木质素，即得到粗浆。然后采用两段漂白技术，第一阶段漂白液的组成为：1％Na2SiO3、2％H2O2、2％NaOH，第二段漂白液的组成为：1％Na2SiO3、1％H2O2、1％NaOH，均在70℃下，各漂2h，固液比：1/20，漂后浆干燥后，称重计算细浆得率。
5)固态发酵纤维素酶：固态发酵在250ml的三角瓶中进行，发酵培养基的组成为步骤3)汽爆分级后的皇竹草短纤维4g，麦麸1g，用12ml的无机盐溶液(每100ml含有(NH4)2SO4 1.5g，MgSO4 0.6g，KH2PO4.0.3g)湿润后混合均匀，121℃，30分钟灭菌后接入3ml绿色木霉种子液，30℃培养。培养4天后测定样品的失重和滤纸酶活。
6)同步糖化发酵乙醇：对步骤3)中汽爆分级后的皇竹草短纤维进行同步糖化发酵乙醇。固液比1/20，每克底物20IU FPA纤维素酶，然后加入活性干酵母于37℃同步糖化发酵3天。
本发明的技术流程如附图1所示。
本发明的优点是①根据皇竹草纤维结构紧密特点，对其进行蒸汽***预处理，大大增加了皇竹草纤维的分散程度，有利于微生物生长及长短纤维分离。②针对以往皇竹草单一产品的缺点，强调皇竹草全利用技术，大大提高了皇竹草的利用率，节省了资源。③通过皇竹草发酵生产燃料乙醇联产生物质发电、低聚木糖、皇竹草浆、醇溶木质素、CO2回收等高附加值产品，从而优化了皇竹草的综合利用途径，实现生产过程废物零排放。④克服了传统组分分离方法的污染、单一组分利用的缺点，实现了皇竹草的清洁全利用。
附图说明
图1是本发明的技术流程***图。技术流程图说明：①对皇竹草进行切段处理，采用汽爆装置对皇竹草进行蒸汽***。②对汽爆后皇竹草进行水洗处理，水洗液为降解后的半纤维素用于制备低聚木糖。③汽爆处理后的皇竹草通过分级梳理后得到长纤维(纤维长度大于3厘米)和短纤维(纤维长度小于3厘米)。④梳理后长纤维用于乙醇自催化制浆得到皇竹草浆和醇溶木质素。⑤梳理后的短纤维用于固态发酵纤维素酶然后用于同步糖化发酵乙醇，发酵产生的发酵渣用于生物质发电，同时回收发酵产生的CO2。
具体实施方式
实施例1：①汽爆处理：对皇竹草进行切段处理，采用汽爆装置在1.5MPa压力下维压3分钟对皇竹草进行蒸汽***处理。
②低聚木糖制备：对汽爆后皇竹草进行水洗处理，水洗液为降解后的半纤维素用于制备低聚木糖。
③长短纤维分级：汽爆处理后的皇竹草通过分级梳理后得到长纤维(纤维长度大于3厘米)和短纤维(纤维长度小于3厘米)。
④长纤维制浆：梳理后长纤维采用乙醇浓度为60％，固液比1/10(g/ml)，在160℃下，保温2h，萃取脱木质素，即得到粗浆。然后采用两段漂白技术，第一阶段漂白液的组成为：1％Na2SiO3、2％H2O2、2％NaOH，第二段漂白液的组成为：1％Na2SiO3、1％H2O2、1％NaOH，均在70℃下，各漂2h，固液比：1/20，漂后浆干燥后，称重计算细浆得率。
⑤短纤维固态发酵纤维素酶：取梳理后的短纤维4g，麦麸1g，用12ml的无机盐溶液(每100ml含有(NH4)2SO4 1.5g，MgSO4 0.6g，KH2PO4.0.3g)湿润后混合均匀，121℃，30分钟灭菌后接入3ml绿色木霉种子液，30℃培养。培养4天后测定样品的失重和滤纸酶活。
⑥短纤维同步糖化发酵：固液比1/20，每克底物添加20IU FPA纤维素酶及0.01克酵母，于37℃发酵72小时。
⑦同步糖化后发酵渣用于生物质发电燃料，同时回收发酵产生的CO2。所得产率指标如下：
长、段纤维比例：1∶0.4
长纤维制浆粗浆、细浆得率和木质素脱除率：54.3％    39.5％    72.6％
固态发酵纤维素酶样品失重和滤纸酶活(FPA)：23.2％   30.4(IU/g干曲)
同步糖化发酵乙醇得率：0.108克乙醇/克底物
实施例2：①汽爆处理：对皇竹草进行切段处理，采用汽爆装置在1.5MPa压力下维压4分钟对皇竹草进行蒸汽***处理。
②低聚木糖制备：对汽爆后皇竹草进行水洗处理，水洗液为降解后的半纤维素用于制备低聚木糖。
③长短纤维分级：汽爆处理后的皇竹草通过分级梳理后得到长纤维(纤维长度大于3厘米)和短纤维(纤维长度小于3厘米)。
④长纤维制浆：梳理后长纤维采用乙醇浓度为60％，固液比1/10(g/ml)，在160℃下，保温2h，萃取脱木质素，即得到粗浆。然后采用两段漂白技术，第一阶段漂白液的组成为：1％Na2SiO3、2％H2O2、2％NaOH，第二段漂白液的组成为：1％Na2SiO3、1％H2O2、1％NaOH，均在70℃下，各漂2h，固液比：1/20，漂后浆干燥后，称重计算细浆得率。
⑤短纤维固态发酵纤维素酶：取梳理后的短纤维4g，麦麸1g，用12ml的无机盐溶液(每100ml含有(NH4)2SO4 1.5g，MgSO4 0.6g，KH2PO4.0.3g)湿润后混合均匀，121℃，30分钟灭菌后接入3ml绿色木霉种子液，30℃培养。培养4天后测定样品的失重和滤纸酶活。
⑥短纤维同步糖化发酵：固液比1/20，每克底物添加20IU FPA纤维素酶及0.01克酵母，于37℃发酵72小时。
⑦同步糖化后发酵渣用于生物质发电燃料，同时回收发酵产生的CO2。
所得产率指标如下：
长、段纤维比例：1∶0.46
长纤维制浆粗浆、细浆得率和木质素脱除率：51.8％    36.5％    78.2％
固态发酵纤维素酶样品失重和滤纸酶活(FPA)：25.6％   36.7(IU/g干曲)
同步糖化发酵乙醇得率：0.116克乙醇/克底物
皇竹草原料热值(高位发热量—空气干燥基)：18.25MJ/kg
皇竹草发酵渣热值(高位发热量—空气干燥基)：17.12MJ/kg
实施例3：①汽爆处理：对皇竹草进行切段处理，采用汽爆装置在1.5MPa压力下维压5分钟对皇竹草进行蒸汽***处理。
②低聚木糖制备：对汽爆后皇竹草进行水洗处理，水洗液为降解后的半纤维素用于制备低聚木糖。
③长短纤维分级：汽爆处理后的皇竹草通过分级梳理后得到长纤维(纤维长度大于3厘米)和短纤维(纤维长度小于3厘米)。
④长纤维制浆：梳理后长纤维采用乙醇浓度为60％，固液比1/10(g/ml)，在160℃下，保温2h，萃取脱木质素，即得到粗浆。然后采用两段漂白技术，第一阶段漂白液的组成为：1％Na2SiO3、2％H2O2、2％NaOH，第二段漂白液的组成为：1％Na2SiO3、1％H2O2、1％NaOH，均在70℃下，各漂2h，固液比：1/20，漂后浆干燥后，称重计算细浆得率。
⑤短纤维固态发酵纤维素酶：取梳理后的短纤维4g，麦麸1g，用12ml的无机盐溶液(每100ml含有(NH4)2SO4 1.5g，MgSO4 0.6g，KH2PO4.0.3g)湿润后混合均匀，121℃，30分钟灭菌后接入3ml绿色木霉种子液，30℃培养。培养4天后测定样品的失重和滤纸酶活。
⑥短纤维同步糖化发酵：固液比1/20，每克底物添加20IU FPA纤维素酶及0.01克酵母，于37℃发酵72小时。
⑦同步糖化后发酵渣用于生物质发电燃料，同时回收发酵产生的CO2。
所得产率指标如下：
长、段纤维比例：1∶0.4
长纤维制浆粗浆、细浆得率和木质素脱除率：52.6％    34.5％    83.2％
固态发酵纤维素酶样品失重和滤纸酶活(FPA)：24.6％   39.8(IU/g干曲)
同步糖化发酵乙醇得率：0.129克乙醇/克底物
皇竹草原料热值(高位发热量—空气干燥基)：18.35MJ/kg
皇竹草发酵渣热值(高位发热量—空气干燥基)：19.03MJ/kg

Claims (2)

1.一种皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法，其步骤如下：
(1)对皇竹草原料在1.5MPa压力下维压一段时间进行蒸汽***预处理；
(2)低聚木糖制备：对汽爆后皇竹草进行水洗处理，水洗液为降解后的半纤维素，用于制备低聚木糖；
(3)长短纤维分级：汽爆处理后的皇竹草通过分级梳理后得到纤维长度大于3厘米长纤维和纤维长度小于3厘米短纤维；
(4)长纤维制浆：梳理后长纤维用于乙醇自催化制浆然后漂白处理；
(5)短纤维固态发酵纤维素酶：取梳理后的短纤维4g，麦麸1g，用每100ml含有(NH4)2SO4 1.5g，MgSO4 0.6g，KH2PO4.0.3g的无机盐溶液12ml湿润后混合均匀，121℃，30分钟灭菌后接入3ml绿色木霉种子液，30℃培养；培养4天后测定样品的失重和滤纸酶活；
(6)短纤维同步糖化发酵：固液比1/20，每克底物添加20IU FPA纤维素酶及0.01克酵母，于37℃发酵72小时蒸馏得到乙醇；
(7)同步糖化后发酵渣干燥处理后用于生物质发电燃料，同时回收发酵产生的CO2；
其中步骤(4)所述的乙醇自催化制浆包含以下步骤：
1)蒸煮：将梳理后长纤维装入反应釜中，按照固液比1∶10，乙醇的浓度为60％(v/v)的乙醇水溶液，于反应釜中160℃制浆2小时；
2)分离：蒸煮结束后，冷却过滤得到滤液和浆料；得到的滤液通过蒸馏回收乙醇后得到醇溶木素；
3)漂白：将浆料通过两段式漂白处理，第一阶段漂白液的组成为：1％硅酸钠(Na2SiO3)、2％过氧化氢(H2O2)、2％氢氧化钠(NaOH)，第二段漂白液的组成为：1％硅酸钠(Na2SiO3)、1％过氧化氢(H2O2)、1％氢氧化钠(NaOH)，均在70℃下，各漂2h，固液比1∶20。
2.按权利要求1中所述的方法，其特征是：步骤(1)所述的皇竹草原料蒸汽***预处理维持压力时间为3～5分钟。 
CN2008101009671A 2008-02-27 2008-02-27 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法 Expired - Fee Related CN101519671B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/312,201 US20110104773A1 (en) 2008-02-27 2008-02-15 Processing method for fractionally converting pennisetum hydridum into fuel ethanol with co-production of electricity generation and paper pulp
CN2008101009671A CN101519671B (zh) 2008-02-27 2008-02-27 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法
PCT/CN2008/001474 WO2009105928A1 (zh) 2008-02-27 2008-08-15 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法
AU2008326248A AU2008326248B2 (en) 2008-02-27 2008-08-15 A processing method for fractionally converting pennisetum hydridum into fuel ethanol with co-production of electricity generation and paper pulp
MYPI20091565A MY146994A (en) 2008-02-27 2008-08-15 A processing method for fractionally converting pennisetum hydridium into fuel ethanol with co-production of electricity generation and paper pulp

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008101009671A CN101519671B (zh) 2008-02-27 2008-02-27 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101519671A CN101519671A (zh) 2009-09-02
CN101519671B true CN101519671B (zh) 2011-07-27

Family

ID=41015502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008101009671A Expired - Fee Related CN101519671B (zh) 2008-02-27 2008-02-27 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110104773A1 (zh)
CN (1) CN101519671B (zh)
AU (1) AU2008326248B2 (zh)
MY (1) MY146994A (zh)
WO (1) WO2009105928A1 (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2808436A1 (en) 2010-08-18 2012-02-23 James S. Rhodes Solid phase biomass carbon storage (spbcs)
BR112013027074A2 (pt) * 2011-04-21 2019-09-24 S Rhodes James Iii produção de biocombustíveis aproveitando a cultura inteira (wcbp)
CN102268833B (zh) * 2011-07-26 2013-08-21 中国科学院过程工程研究所 一种农作物秸秆蒸汽***预水解硫酸盐法制备溶解浆的方法
CN102357465A (zh) * 2011-08-15 2012-02-22 中国科学院过程工程研究所 一种生物质长短纤维干法梳理分级的方法与设备
ITTO20120014A1 (it) * 2012-01-11 2013-07-12 Chemtex Italia S R L Composizione ad elevata area superficiale comprendente lignina
US8961628B2 (en) * 2012-06-22 2015-02-24 Sundrop Fuels, Inc. Pretreatment of biomass using steam explosion methods
CN103509827B (zh) * 2012-06-25 2015-12-16 国家电网公司 一种利用玉米秸秆生产乙醇、沼气联产发电的方法
CN102873082B (zh) * 2012-09-23 2017-03-01 安徽国祯生物质发电有限责任公司 生物质资源综合利用产业园资源循环利用技术工艺
WO2014160262A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc Methods for converting cellulosic waste to bioproducts
ES2570278B1 (es) * 2013-03-14 2017-03-28 Abengoa Bioenergy New Technologies, Llc Procedimientos para convertir residuos celulósicos en bioproductos
CN104001578A (zh) * 2014-05-21 2014-08-27 张英华 螺旋挤压连续蒸汽爆碎机及控制方法
CN104605153A (zh) * 2015-02-06 2015-05-13 福建农林大学 一种能源草在饲料、沼气和纸浆领域综合利用的方法
CN105123326A (zh) * 2015-07-28 2015-12-09 龙胜泓文生态农林科技贸易有限公司 青钱柳扦插繁殖用基质及其制备方法
CN106638089B (zh) * 2016-09-27 2018-01-30 济南米铎碳新能源科技有限公司 利用作物秸秆制备溶解浆及其它高附加值产品的方法
CN106958044A (zh) * 2017-03-16 2017-07-18 王晓翔 采用化学方法制取菌草浆纤维的方法
CN110283334B (zh) * 2019-07-02 2021-07-23 哈尔滨理工大学 一种提高槐木生物降解效果的预处理方法
CN116997660A (zh) * 2021-03-23 2023-11-03 本田技研工业株式会社 微藻的培养方法
CN115287931B (zh) * 2022-05-30 2023-06-09 中国科学院过程工程研究所 一种将林木生物质进行长短纤维分级的方法及其应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002086228A1 (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Bransby David I Process for producing pulp and energy from grassland cropping systems
CN1451755A (zh) * 2002-04-12 2003-10-29 中国农业大学 用秸秆固态发酵生产酒精的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9609008A (pt) * 1995-06-07 1999-12-14 Alcell Tech Inc Processo de produção de polpa a partir de materiais de planta fibrosos, aparelho para a formação de polpa de materiais de planta fibrosos e polpa.
DE19603491C2 (de) * 1996-01-31 1999-04-08 Abu Shaar Isam Verfahren zur Herstellung eines fasrigen Zellulosestoffes und dessen Verwendung
CN1190373C (zh) * 2000-02-17 2005-02-23 里索国家实验室 处理木质纤维素材料的方法
CN100357396C (zh) * 2005-01-05 2007-12-26 中国科学院过程工程研究所 汽爆秸秆发酵剩余物热解制备液体燃料的方法及装置
CN101058948A (zh) * 2006-04-18 2007-10-24 中国科学院过程工程研究所 农作物秸秆组分组织分级分离方法
CN101063276A (zh) * 2006-04-26 2007-10-31 北京国力源高分子科技研发中心 皇竹草在氧自由基脱/漂一体化反应釜中生产漂白纸浆的方法
WO2008115891A2 (en) * 2007-03-16 2008-09-25 Weyerhaeuser Company Systems and methods for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic materials

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002086228A1 (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Bransby David I Process for producing pulp and energy from grassland cropping systems
CN1451755A (zh) * 2002-04-12 2003-10-29 中国农业大学 用秸秆固态发酵生产酒精的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
翟蔚等.皇竹草预处理制备新型再生纤维素膜.《纤维素科学与技术》.2007,第15卷(第2期), *

Also Published As

Publication number Publication date
US20110104773A1 (en) 2011-05-05
CN101519671A (zh) 2009-09-02
WO2009105928A1 (zh) 2009-09-03
AU2008326248B2 (en) 2010-06-10
MY146994A (en) 2012-10-15
AU2008326248A1 (en) 2009-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101519671B (zh) 皇竹草分级转化燃料乙醇联产发电、纸浆的工艺方法
Awg-Adeni et al. Bioconversion of sago residue into value added products
Rehman et al. Potential of bioenergy production from industrial hemp (Cannabis sativa): Pakistan perspective
CN102154381B (zh) 一种以木质纤维素为原料联产乙醇和微生物油脂的方法
CN104745643A (zh) 一种利用烟秆原料发酵生产乙醇的方法
CN102061314B (zh) 草本类木质纤维原料联产沼气和固体成型燃料的方法
CN101440380B (zh) 竹材分层多级转化联产乙醇、纤维和发电的工艺方法
CN101857885B (zh) 竹子生物质废弃物生产燃料乙醇的工艺
CN105368881A (zh) 一种含菊糖原料与纤维质原料共同发酵制备燃料乙醇的方法
CN101736630B (zh) 一种木质纤维素生物炼制的预处理方法
CN102191280B (zh) 以糠醛渣和玉米为原料共发酵制备乙醇的方法
CN101845349B (zh) 人工湿地植物生物质资源的应用
WO2013056269A2 (en) Industrial hemp/cannabis sativa
Casler et al. Grasses and legumes for cellulosic bioenergy
Wu et al. Sorghum as whole-crop feedstock for integrated production of fermentable sugars
CN106755148B (zh) 一种基于碳氮流定向调控的混菌发酵“一锅法”生产微生物油脂的方法
CN111118943B (zh) 一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法
CN101319146A (zh) 一种新型生物燃料油及配制方法
Zhao et al. Essential process and key barriers for converting plant biomass into biofuels
Poppens et al. Bamboo: Analyzing the potential of bamboo feedstock for the biobased economy
CN102181510A (zh) 一种汽爆杨树树干和树枝及发酵产乙醇的工艺方法
CN101580855B (zh) 玉米秸秆资源生产2,3-丁二醇的清洁技术
CN109666712B (zh) 一种低结晶纤维的提取制糖工艺
Narasimhulu et al. A brief review on sunn hemp as the source enhanced bioethanol production
CN101509019A (zh) 一种制取燃料乙醇同时获得木质素副产物的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110727

Termination date: 20140227