CN102261007B - 一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法及利用分离后组份制备燃料酒精和低聚木糖 - Google Patents

一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法及利用分离后组份制备燃料酒精和低聚木糖 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种农林纤维素生物质全组份的分级分离包括如下步骤a)农林纤维素生物质的干物质的粉碎、浸泡和压滤;b)压滤后的固相部分用碱液浸泡,加氧化剂,抽提,固相为纤维素粗品;c)经纳滤膜将压滤液浓缩,在浓缩液中加入终浓度为50%以上的酒精,静止后过滤或离心分离,得到沉淀物和上清液;沉淀物就为半纤维素粗品;d)将步骤c)中得到的上清液调至酸性,过滤分离,沉淀则为木质素粗品,及其利用分离后组份制备燃料酒精和低聚木糖。本发明做到资源利用的最大化;可以减少我国对进口石油的依赖,减少对环境的污染;还可推动建立新能源工业产业和生物化工产业,改变我国经济增长的方式,实现社会和经济的可持续发展。

Description

一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法及利用分离后组份制备燃料酒精和低聚木糖
技术领域
本发明涉及一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法及利用分离后组份制备燃料酒精和低聚木糖。
背景技术
天然木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源,纤维素生物质主要包括纤维素、半纤维素和木质素,三者按一定比例紧密地结合在一起。纤维素是由许多个葡萄糖分子通过3-1,4-糖苷键连接而成的直链高聚糖,经预处理后聚合度会下降,完全水解后得到葡萄糖等六碳糖,再经酿酒酵母发酵生产燃料酒精;半纤维素是带有支链的多聚糖的总称,其结构单元包括戊糖基、己糖基、糖酸基和己酞基,其中戊糖主要为木塘和***糖;木质素是植物界中仅次于纤维素的最丰富的有机高分子化合物,由苯丙烷单元以非线性的、随机方式连接组成的复合体,在酸的作用下难以水解的高分子无定形物质。
目前对纤维素生物质的利用主要强调对纤维素组份的利用,而对半纤维素和木质素组份的利用相对较少,并且没有利用生物炼制技术对纤维素生物质全组份进行分级分离,没有实现生物质全组份的资源化利用和效益的最大化。在利用纤维素生物质制取酒精过程中,常采用化学方法和生物方法对纤维素生物质进行降解,其产物包括葡萄糖、木糖等多种混合糖,再利用混合糖进行发酵产酒精,由于获得的产品单一,其附加值不高,经济效益较低,缺乏市场竞争力;在利用纤维素生物质制取低聚木糖过程中,通常采用一步法碱抽提,然后直接在抽提液中加酸中和,加酒精沉淀半纤维素,该方法的缺陷是半纤维素的提取率较低、碱用量大、中和时酸的用量大、半纤维素沉淀时酒精用量大,在后续的工艺过程由于采用传统的工艺技术,分离效果较差、能耗较大、成本较高。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供了一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法及利用分离后组份制备燃料酒精和低聚木糖。本发明涉及通过生物炼制技术将农林纤维素生物质转化为燃料酒精等生物燃料以及木糖类生物基化学品。生物酒精是一种无色透明、易挥发、易燃烧、不导电的液体,可按一定的比例添加到汽油中,是未来汽油的主要替代品。木糖是一种白色结晶粉末,易溶于水,是一种常用的化学品,可用于生产木糖醇或作为食品添加剂。低聚木糖又称木寡糖是由2~7个木糖分子以3-1,4糖苷键结合而成的功能性聚合糖,它可以选择性地促进肠道双歧杆菌的增殖活性,是重要的营养保健品。本发明就是采用农林纤维素生物质,对其进行全组份的分级分离,将分离得到的各组分转化为生物燃料和高附加值生物基化学品,实现资源利用的最大化;可以减少我国对进口石油的依赖,减少对环境的污染;还可推动建立新能源工业产业和生物化工产业,改变我国经济增长的方式,实现社会和经济的可持续发展。
为达到上述的目的,本发明采用如下技术方案:
一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法,包括如下步骤:
a)农林纤维素生物质的新鲜物质或干物质(购于福建省漳州糖厂)的粉碎、浸泡和压滤;
b)压滤后的固相部分用碱液浸泡,加入氧化剂,先在中温下抽提,二次压滤后得到二次液相和二次固相两部分;二次固相部分继续浸泡于碱液中,在高温下抽提,三次压滤后得到的三次固相和三次液相两部分;其中三次固相主要成份为纤维素粗品,三次液相主要成份为半纤维素和降解木质素混合液;在中温碱处理过程中加入氧化剂,能加速木质素的分解,使木质纤维素的物理结构解离,有利于半纤维素组份与木质素组份进入碱溶液,为纤维素生物质中三个组份的完全分离奠定基础。
c)合并中温碱氧化抽提与高温碱抽提的液相压滤液(包括二次液相和三次液相),经纳滤膜(汇通/海德能/陶氏等商家提供)将压滤液浓缩,在浓缩液中加入终浓度为50%以上的酒精,静止后过滤或离心分离,得到沉淀物和上清液;沉淀物就为半纤维素粗品;
d)将步骤c)中得到的上清液调至酸性,静止后过滤或离心分离,沉淀则为木质素粗品。
所述的碱液采用浓度为1%~7%的NaOH,KOH,Na2CO3中的一种;所述的氧化剂采用浓度为1%~5%的O3、H2O2、KMnO4中的一种。
所述的中温抽提采用温度为40~60℃条件下抽提2~4小时;所述的高温抽提采用温度为100~160℃条件下抽提至少1小时以上。
所述的步骤c)中压滤液浓缩至5倍以上,直到半纤维素与木质素固型物浓度达10%以上,碱液回收80%以上;且步骤c)和步骤d)中的静止时间均为1~5小时;步骤d)中调节酸性至pH为3~4。
所述的分离得到的纤维素粗品一方面用于制备纤维素酶或半纤维素酶,另一方面利用纤维素酶将纤维素粗品降解为葡萄糖,经酵母发酵后生产酒精;分离得到的半纤维素粗品利用半纤维素酶将其降解为木糖和低聚木糖化学品,经分离提纯后作为食品添加剂或生产木糖醇的原料;分离得到的木质素作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂,利用木质素能制造可降解、可再生的聚合物。
一种利用分离后组份制备燃料酒精,所述的分离得到的纤维素粗品一方面用于制备纤维素酶或半纤维素酶,另一方面利用纤维素酶将纤维素粗品降解为葡萄糖,经酵母发酵后生产酒精;所述的纤维素酶或半纤维素酶的制备方法为:将所述的纤维素粗品,采用固态发酵制曲的方法,分别接种产纤维素酶菌株或产半纤维素酶菌株,固态发酵培养3天后收获纤维素酶或半纤维素酶。
所述的产纤维素酶菌株采用灰绿曲霉或青霉这2种真菌中的一种;产半纤维素酶菌株采用黑曲霉或木霉这2种真菌中的一种。
所述的纤维素粗品与纤维素酶与按5∶1-1∶1比例混合,添加适量的水,使固液比为1∶10,在50℃酶解12小时以上得到纤维素酶解后的糖化液,纤维素酶解后的糖化液经纳滤膜浓缩至糖浓度15%以上;浓缩后的糖化液直接用于发酵产酒精。
一种利用分离后组份制备低聚木糖:所述的分离得到的半纤维素粗品与半纤维素酶按5∶1-1∶1的比例混合后,添加半纤维素粗品5~6倍重量体积的水,在60℃反应5~16小时,加入活性炭脱色剂进行脱色,然后通过过滤除去固体杂质;将脱色过滤后的糖化液通过离子交换树脂脱盐,然后进行膜浓缩;将脱色和脱盐后的糖化液浓缩至15%以上后进行喷雾干燥制成粉末状低聚木糖或通过纳滤膜浓缩为高浓度的低聚木糖液。
本发明的有益效果是:本发明建立了成熟的生物炼制技术对纤维素生物质进行分级分离和高效转化,将纤维素生物质中的三种组分进行分级分离提纯得到纤维素、半纤维素、木质素组份;然后充分应用各个组分,来制取生物燃料和生物基化学品:首先从纤维素生物质中分离获得纤维素,利用纤维素酶将纤维素降解为葡萄糖,经酵母发酵后生产酒精;利用半纤维素酶将木聚糖降解为木糖和低聚木糖等化学品,经分离提纯后作为食品添加剂或生产木糖醇的原料;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,利用木质素能制造可降解、可再生的聚合物。在半纤维素分级分离中采用两步法提取,先中温氧化提取,后高温提取,可大幅度提高半纤维素的提取率,实际提取率可达理论提取率的95%以上。在半纤维素抽提过程中,采用中温-高温-中温的处理程序,可以提高工艺过程的热利用效率。将现代膜分离技术运用于碱液回收、糖化液组份分离、糖化液浓缩、酒精脱水等工艺过程,可大幅度降低生产过程的能耗和成本。
综上所述,本发明的技术方案能实现对纤维素生物质全组份的最大资源化利用,大幅度提高生产品的附加值,提升生物质产业的经济效益,避免资源浪费。同时可引导经济结构调整和产业发展模式的改变。本发明整合了生物酶催化法与化学处理方法,将两者的优点结合在一起,可以大大减少对环境的污染,大幅度提高生产效率。且大幅度提高整个产业链的经济效益,比单独生产纤维素酒精的经济效益提高10倍以上,为规模开发利用纤维素生物质提供了一条可行途径。
附图说明
图1是本发明的工艺路线图。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例所采用的一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法,包括如下步骤:
1、农林纤维素生物质的鲜物质或干物质经粉碎后,先以清水浸泡,然后压滤;
2、将经过1处理后的固相部分以浓度为1%的NaOH碱液浸泡,固液比为1∶10(WN)左右,加入浓度为5%的O3氧化剂,先在中温60℃下抽提2小时,二次压滤后得到二次液相和二次固相两部分;二次固相部分继续浸泡于1%的NaOH碱液中,固液比为1∶10(WN)左右,在高温80℃下抽提至少1小时以上,三次压滤后得到的三次固相和三次液相两部分;其中三次固相部分主要为纤维素粗品,三次液相主要成份为半纤维素和降解木质素混合液。
3、合并中温碱氧化抽提与高温碱抽提的液相压滤液(包括二次液相和三次液相),经纳滤膜将压滤液浓缩5倍以上,直到半纤维素与木质素固型物浓度达10%以上,碱液回收80%以上;在浓缩液中加入终浓度为50%以上的酒精,静止1~5小时后过滤或离心分离,得到沉淀物和上清液;沉淀物即为半纤维素粗品;
4、将步骤3中得到的上清液调至酸性pH 3~4,静止1~5小时后过滤或离心分离,沉淀则为木质素粗品。分离得到的木质素作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂,利用木质素能制造可降解、可再生的聚合物。
纤维素酶与半纤维素酶的制备
将分离得到的固相纤维素粗品浸泡于40℃温水中,加入适量的盐酸,调节pH值至近中性。取其中一部分用于制备纤维素酶和半纤维素酶,另一部分作为糖化的原料。纤维素酶和半纤维素酶的制备采取固态发酵制曲的方法进行,以灰绿曲霉为产纤维素酶菌株,以黑曲霉作为产半纤维素酶菌株,在固相纤维素粗品中添加一定比例(干重5∶1)的麸皮或豆饼作为营养组份,并添加一定比例的水(固液比约为3∶1),接种产纤维素酶菌株或产半纤维素酶菌株,在适宜的条件下培养3天左右,得到固态纤维素酶或固态半纤维素酶。
利用分离后组分进行纤维素糖化与发酵制酒精
将分离得到的固态纤维素粗品与固态纤维素酶按5∶1的比例混合,添加适量的水,使固液比为1∶10,在50℃酶解12小时以上,所得的糖化液经纳滤膜浓缩至糖浓度15%以上。在浓缩后的糖化液中添加适量的豆饼作为氮营养组份,并添加无机盐组份,包括钾、钠、钙、镁、硫;并调节pH值至中性,装入发酵罐进行灭菌处理,降温后按10%(v/v)接种量接入酒精酵母,发酵结束(50h以上)后,先对发酵液进行蒸馏得到95%左右的酒精,然后再通过膜脱水分离技术得到无水酒精,作为燃料用途。
利用分离后组分制备低聚木糖
对半纤维素粗品常温下洗脱至pH近中性(pH=7左右),除去残留碱液,收集固相部分,加入5倍重量体积的水,按5∶1的比例加入木聚糖酶进行糖化分解,在恒温(60℃)水浴反应5~16小时;半纤维素糖化液的主要包括木糖、低聚木糖等,将酶解液导入脱色罐,加入活性炭脱色剂进行脱色,然后通过过滤(板框压滤等)除去固体杂质;将脱色过滤后的糖化液通过离子交换树脂脱盐,待达到低聚木糖的各项指标(QB-T_2984-2008_低聚木糖)浅黄色澄清透明液体,投射比≥60%后进行膜浓缩;将脱色和脱盐后的糖化液浓缩至15%以上后进行喷雾干燥制成低聚木糖粉末XOS2-7≥70(以干基计),XOS2-5≥50%(以干基计),或通过纳滤膜浓缩为高浓度的低聚木糖液XOS2-7≥70(以干基计),XOS2-5≥50%(以干基计)。
实施例2
本实施例所采用的一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法,包括如下步骤:
1、农林纤维素生物质干物质经粉碎后,先以清水浸泡,然后压滤;
2、将经过1处理后的固相部分以浓度为7%的KOH碱液浸泡,固液比为1∶10(WN)左右,加入浓度为5%的H2O2氧化剂,先在中温60℃下抽提2~4小时,二次压滤后得到二次液相和二次固相两部分;二次固相部分继续浸泡于7%的KOH碱液中,固液比为1∶10(WN)左右,在高温140℃下抽提至少1小时以上,三次压滤后得到的三次固相和三次液相两部分;其中三次固相部分主要为纤维素粗品,三次液相主要成份为半纤维素和降解木质素混合液。
3、合并中温碱氧化抽提与高温碱抽提的液相压滤液(包括二次液相和三次液相),经纳滤膜将压滤液浓缩5倍以上,直到半纤维素与木质素固型物浓度达10%以上,碱液回收80%以上;在浓缩液中加入终浓度为50%以上的酒精,静止5小时后过滤或离心分离,得到沉淀物和上清液;沉淀物即为半纤维素粗品;
4、将步骤3中得到的上清液调至酸性pH 3~4,静止5小时后过滤或离心分离,沉淀则为木质素粗品。分离得到的木质素作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂,利用木质素能制造可降解、可再生的聚合物。
纤维素酶与半纤维素酶的制备
将分离得到的固相纤维素粗品浸泡于60℃温水中,加入适量的硫酸,调节pH值至近中性。取其中一部分用于制备纤维素酶和半纤维素酶,另一部分作为糖化的原料。纤维素酶和半纤维素酶的制备采取固态发酵制曲的方法进行,以青霉为产纤维素酶菌株,以木霉作为产半纤维素酶菌株,在固相纤维素粗品中添加一定比例(干重51∶1)的麸皮或豆饼作为营养组份,并添加一定比例的水(固液比约为3∶1),接种产纤维素酶菌株或产半纤维素酶菌株,在适宜的条件下培养3天左右,得到固态纤维素酶或固态半纤维素酶。
利用分离后组分进行纤维素糖化与发酵制酒精
将分离得到的固态纤维素粗品与固态纤维素酶按1∶1的比例混合,添加适量的水,使固液比为1∶10,在50℃酶解12小时以上,所得的糖化液经纳滤膜浓缩至糖浓度15%以上。在浓缩后的糖化液中添加适量的豆饼作为氮营养组份,并添加无机盐组份,包括钾、钠、钙、镁;并调节pH值至中性,装入发酵罐进行灭菌处理,降温后按10%(v/v)接种量接入酒精酵母,发酵结束(50h以上)后,先对发酵液进行蒸馏得到95%左右的酒精,然后再通过膜脱水分离技术得到无水酒精,作为燃料用途。
利用分离后组分制备低聚木糖
对半纤维素粗品常温下洗脱至pH近中性(pH=7左右),除去残留碱液,收集固相部分,加入5~10倍重量体积的水,按1∶1的比例加入木聚糖酶进行糖化分解,在恒温(60℃)水浴反应5~16小时;半纤维素糖化液的主要包括木糖、低聚木糖等,将酶解液导入脱色罐,加入活性炭脱色剂进行脱色,然后通过过滤(板框压滤等)除去固体杂质;将脱色过滤后的糖化液通过离子交换树脂脱盐,待达到低聚木糖的各项指标(QB-T-2984-2008_低聚木糖)浅黄色澄清透明液体,投射比≥60%后进行膜浓缩;将脱色和脱盐后的糖化液浓缩至15%以上后进行喷雾干燥制成低聚木糖粉末XOS2-7≥70(以干基计),XOS2-5≥50%(以干基计),或通过纳滤膜浓缩为高浓度的低聚木糖液XOS2-7≥70(以干基计),XOS2-5≥50%(以干基计)。
实施例3
本实施例所采用的一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法,包括如下步骤:
1、农林纤维素生物质干物质经粉碎后,先以清水浸泡,然后压滤;
2、将经过1处理后的固相部分以浓度为4%的Na2CO3碱液浸泡,固液比为1∶10(W/V)左右,加入浓度为4%的KMnO4氧化剂,先在中温50℃下抽提3小时,二次压滤后得到二次液相和二次固相两部分;二次固相部分继续浸泡于浓度为4%的Na2CO3中,固液比为1∶10(WN)左右,在高温100℃下抽提至少1小时以上,三次压滤后得到的三次固相和三次液相两部分;其中三次固相部分主要为纤维素粗品,三次液相主要成份为半纤维素和降解木质素混合液。
3、合并中温碱氧化抽提与高温碱抽提的液相压滤液(包括二次液相和三次液相),经纳滤膜将压滤液浓缩5倍以上,直到半纤维素与木质素固型物浓度达10%以上,碱液回收80%以上;在浓缩液中加入终浓度为50%以上的酒精,静止3小时后过滤或离心分离,得到沉淀物和上清液;沉淀物即为半纤维素粗品;
4、将步骤3中得到的上清液调至酸性pH 3~4,静止3小时后过滤或离心分离,沉淀则为木质素粗品。分离得到的木质素作为分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂,利用木质素能制造可降解、可再生的聚合物。
纤维素酶与半纤维素酶的制备
将分离得到的固相纤维素粗品浸泡于50℃温水中,加入适量的盐酸,调节pH值至近中性。取其中一部分用于制备纤维素酶和半纤维素酶,另一部分作为糖化的原料。纤维素酶和半纤维素酶的制备采取固态发酵制曲的方法进行,以青霉作为产纤维素酶菌株,以黑曲霉作为产半纤维素酶菌株,在固相纤维素粗品中添加一定比例(干重3∶1)的麸皮或豆饼作为营养组份,并添加一定比例的水(固液比约为3∶1),接种产纤维素酶菌株或产半纤维素酶菌株,在适宜的条件下培养3天左右,得到固态纤维素酶或固态半纤维素酶。
利用分离后组分进行纤维素糖化与发酵制酒精
将分离得到的固态纤维素粗品与固态纤维素酶按3∶1的比例混合,添加适量的水,使固液比为1∶10,在50℃酶解12小时以上,所得的糖化液经纳滤膜浓缩至糖浓度15%以上。在浓缩后的糖化液中添加适量的豆饼作为氮营养组份,并添加无机盐组份,包括钾、钠、钙、镁;并调节pH值至中性,装入发酵罐进行灭菌处理,降温后按10%(v/v)接种量接入酒精酵母,发酵结束(50h以上)后,先对发酵液进行蒸馏得到95%左右的酒精,然后再通过膜脱水分离技术得到无水酒精,作为燃料用途。
利用分离后组分制备低聚木糖
对半纤维素粗品常温下洗脱至pH近中性(pH=7左右),除去残留碱液,收集固相部分,加入5~10倍重量体积的水,按3∶1的比例加入木聚糖酶进行糖化分解,在恒温(60℃)水浴反应5~16小时;半纤维素糖化液的主要包括木糖、低聚木糖等,将酶解液导入脱色罐,加入活性炭脱色剂进行脱色,然后通过过滤(板框压滤等)除去固体杂质;将脱色过滤后的糖化液通过离子交换树脂脱盐,待达到低聚木糖的各项指标(QB-T_2984-2008_低聚木糖)浅黄色澄清透明液体,投射比≥60%后进行膜浓缩;将脱色和脱盐后的糖化液浓缩至15%以上后进行喷雾干燥制成低聚木糖粉末XOS2-7≥70(以干基计),XOS2-5≥50%(以干基计),或通过纳滤膜浓缩为高浓度的低聚木糖液XOS2-7≥70(以干基计),XOS2-5≥50%(以干基计)。
本发明的各个实施例开创了全新的纤维素生物质利用理念:全组份分离工艺与全组分利用工艺;发明了全新的分离技术,在以碱法预处理的基础上,通过添加氧化剂和辅助剂,通过增加高温提取步骤,促进纤维素生物质组份的相互分离;其次应用膜分离技术对碱实现回收,对半纤维素和木质素提取组份实现浓缩;再是发明了固态发酵技术制备特异的纤维素酶,利用纤维素酶对纤维素组份进行糖化分解,糖化液经膜浓缩至15%以上的糖浓度后进行发酵产酒精,发酵液经蒸馏和膜脱水,产品为无水酒精;发明了固态发酵技术制备特异的半纤维素酶,利用半纤维素酶对木聚糖进行糖化,糖化液经膜分离与浓缩、脱盐、脱色和喷雾干燥,获得低聚木糖产品。

Claims (8)

1.一种农林纤维素生物质全组份的分级分离方法,其特征在于包括如下步骤:
a)农林纤维素生物质的干物质先经粉碎、清水浸泡和压滤;
b)压滤后的固相部分用碱液浸泡,加入氧化剂,先在中温下抽提,二次压滤后得到二次液相和二次固相两部分;二次固相部分继续浸泡于碱液中,在高温下抽提,三次压滤后得到的三次固相和三次液相两部分;其中三次固相主要成份为纤维素粗品,三次液相主要成份为半纤维素和降解木质素混合液;
c)合并中温碱氧化抽提与高温碱抽提的液相压滤液,经纳滤膜将压滤液浓缩至5倍以上,直到半纤维素与木质素固型物浓度达10%以上,碱液回收80%以上,在浓缩液中加入终浓度为50%以上的酒精,静止后过滤或离心分离,得到沉淀物和上清液;沉淀物就为半纤维素粗品;
d)将步骤c)中得到的上清液调至酸性,静止后过滤或离心分离,沉淀则为木质素粗品;
所述的中温抽提采用温度为40~60℃条件下抽提2~4小时;所述的高温抽提采用温度为100~160℃条件下抽提至少1小时以上。
2.如权利要求1所述的一种农林纤维素生物质全组份的分离方法,其特征在于:所述的农林纤维素生物质采用秸秆、蔗渣、芒草、林业加工废弃物。
3.如权利要求1所述的一种农林纤维素生物质全组份的分离方法,其特征在于:所述的碱液采用浓度为1%~7%的NaOH,KOH,Na2CO3中的一种;所述的氧化剂采用浓度为1%~5%的H2O2、O3、KMnO4中的一种。
4.如权利要求1所述的一种农林纤维素生物质全组份的分离方法,其特征在于:所述的步骤c)和步骤d)中的静止时间均为1~5小时;步骤d)中调节酸性至pH为3~4。
5.一种利用权利要求1分离后组份制备燃料酒精的方法,其特征在于:所述的分离得到的纤维素粗品先用于制备纤维素酶或半纤维素酶,所述的纤维素酶或半纤维素酶的制备方法为:将所述的纤维素粗品,采用固态发酵制曲的方法,分别接种产纤维素酶菌株或产半纤维素酶菌株,固态发酵培养3天后收获纤维素酶或半纤维素酶;再利用纤维素酶将纤维素粗品降解为葡萄糖,经酵母发酵后生产酒精。
6.如权利要求5所述的利用分离后组份制备燃料酒精的方法,其特征在于:所述的产纤维素酶菌株采用灰绿曲霉或青霉这2种真菌中的一种;产半纤维素酶菌株采用黑曲霉或木霉这2种真菌中的一种。
7.如权利要求5或6所述的利用分离后组份制备燃料酒精的方法,其特征在于:所述的纤维素粗品与纤维素酶按5∶1-1∶1比例混合,添加适量的水,使固液比为1∶10,在50℃酶解12小时以上得到纤维素酶解后的糖化液,纤维素酶解后的糖化液经纳滤膜浓缩至糖浓度15%以上;浓缩后的糖化液直接用于发酵产酒精。
8.一种利用权利要求1分离后组份制备低聚木糖的方法,其特征在于:所述的分离得到的半纤维素粗品与半纤维素酶按5∶1-1∶1的比例混合后,添加半纤维素粗品5~6倍重量体积的水,在60℃反应5~16小时,加入活性炭脱色剂进行脱色,然后通过过滤除去固体杂质;将脱色过滤后的糖化液通过离子交换树脂脱盐,然后进行膜浓缩;将脱色和脱盐后的糖化液浓缩至15%以上后进行喷雾干燥制成粉末状低聚木糖或通过纳滤膜浓缩为高浓度的低聚木糖液。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013101650A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Myriant Corporation Integrated biorefinery
GB2503939A (en) * 2012-07-13 2014-01-15 Kind Consumer Ltd Products derived from tobaccco biomass
CN103554274B (zh) * 2013-10-21 2016-01-20 昆明理工大学 一种蔗髓氧化纤维素的制备方法
CN103896992B (zh) * 2014-04-17 2016-05-25 齐鲁工业大学 一种从木质纤维素水解液中制取低聚糖的方法
CN103924468A (zh) * 2014-05-16 2014-07-16 长春工业大学 一种木质纤维素原料组分分离的方法
CN104109722B (zh) * 2014-07-01 2016-03-30 丽水学院 一种制备低聚木糖的方法
CN104131050B (zh) * 2014-07-31 2018-03-27 江南大学 一种秸秆的高效组合预处理方法
CN104357513A (zh) * 2014-11-07 2015-02-18 宜宾雅泰生物科技有限公司 以粘胶纤维压榨碱液为原料制备食品级低聚木糖的电渗析工艺
CN104357515A (zh) * 2014-11-07 2015-02-18 宜宾雅泰生物科技有限公司 一种粘胶纤维压榨碱液制备饲料级低聚木糖的方法
CN104357516A (zh) * 2014-11-07 2015-02-18 宜宾雅泰生物科技有限公司 以粘胶纤维压榨碱液为原料生产食品级低聚木糖的工艺
CN105113307A (zh) * 2015-07-23 2015-12-02 华南理工大学 一种预抽提蔗渣易溶半纤维素的制浆方法及其产品
CN105154986A (zh) * 2015-08-04 2015-12-16 江南大学 一种碱预处理、低压力蒸汽闪爆与生物酶联合处理综合利用棉秆皮的方法
CN105316366A (zh) * 2015-10-20 2016-02-10 陈国章 一种生物秸秆综合利用生产方法
CN105297511A (zh) * 2015-11-26 2016-02-03 山东福田药业有限公司 农业废弃物中有机组分的分离方法
CN105672012B (zh) * 2016-01-27 2018-11-06 中信格义循环经济有限公司 从生物质原料中同时提取半纤维素、纤维素和木质素的方法
CN106192514B (zh) * 2016-07-26 2018-02-13 长春博纳士环保科技有限公司 木质素、半纤维素和纤维素的高效分离提纯工艺
IT201600121963A1 (it) * 2016-12-01 2018-06-01 Hydro Technical Eng Srl Saccarificazione di cellulosa, procedimento di frazionamento di biomassa lignocellulosica e procedimento di idrolisi di cellulosa
CN107164433A (zh) * 2017-07-12 2017-09-15 天津科技大学 一种超声波辅助碱性高锰酸钾预处理木质纤维素的方法
CN108993424B (zh) * 2018-07-18 2021-02-05 天津科技大学 一种多孔木质素吸附剂的制备及再生方法
CN109456496A (zh) 2018-11-26 2019-03-12 广州楹鼎生物科技有限公司 一种木质素的纯化方法
CN110092602A (zh) * 2019-05-17 2019-08-06 广西交通职业技术学院 一种路用蔗渣木质纤维材料及其制备方法
CN110628844A (zh) * 2019-09-23 2019-12-31 福建生物工程职业技术学院 一种大米草分级分离方法
CN111188215A (zh) * 2020-01-10 2020-05-22 广东叶囵生物科技发展有限公司 一种叶子纤维原浆的制作方法
CN111172201A (zh) * 2020-01-16 2020-05-19 吉林大学 一种碱预处理制备纤维素乙醇的方法
CN111334542B (zh) * 2020-04-02 2021-04-06 北华大学 一种玉米秸秆髓芯制备低聚木糖的方法
CN112458132A (zh) * 2020-11-17 2021-03-09 汕头大学 一种以单一原料制备多元抗菌益生剂的方法
CN113026405B (zh) * 2021-03-03 2022-05-24 西南交通大学 一种同步制备纳米木质素颗粒和纳米纤维素纤维的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101016703A (zh) * 2007-03-08 2007-08-15 上海交通大学 用生物质原料炼制生产纤维素、木质素和木糖的方法
CN101143881A (zh) * 2007-10-11 2008-03-19 孔延华 一种同时提取半纤维素、纤维素以及木质素并回收酚酸类物质的方法
CN101643796A (zh) * 2009-08-28 2010-02-10 上海中科清洁能源技术发展中心 一种秸秆类生物质的分级利用方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090308383A1 (en) * 2008-06-10 2009-12-17 Andritz Inc. Apparatus and method for hydrolysis of cellulosic material in a multi-step process to produce c5 and c6 sugars using a single vessel

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101016703A (zh) * 2007-03-08 2007-08-15 上海交通大学 用生物质原料炼制生产纤维素、木质素和木糖的方法
CN101143881A (zh) * 2007-10-11 2008-03-19 孔延华 一种同时提取半纤维素、纤维素以及木质素并回收酚酸类物质的方法
CN101643796A (zh) * 2009-08-28 2010-02-10 上海中科清洁能源技术发展中心 一种秸秆类生物质的分级利用方法

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