CN106520861A - 一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法 - Google Patents

一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106520861A
CN106520861A CN201611128356.9A CN201611128356A CN106520861A CN 106520861 A CN106520861 A CN 106520861A CN 201611128356 A CN201611128356 A CN 201611128356A CN 106520861 A CN106520861 A CN 106520861A
Authority
CN
China
Prior art keywords
paper
office
office paper
solution
standby
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.)
Pending
Application number
CN201611128356.9A
Other languages
English (en)
Inventor
高娃
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.)
Hubei University of Technology
Original Assignee
Hubei University of Technology
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
Application filed by Hubei University of Technology filed Critical Hubei University of Technology
Priority to CN201611128356.9A priority Critical patent/CN106520861A/zh
Publication of CN106520861A publication Critical patent/CN106520861A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • 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
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法，本发明涉及环保领域。本发明的目的是提供一种办公用纸水解得到发酵糖的方法。首先将办公用纸经碎纸机打碎并烘干至恒重，将此烘干后的办公用纸经一定浓度的硫酸处理后，加入纤维素酶进行后续处理。本发明采用硫酸与生物酶的预处理技术，结合了办公用纸木质素低的特点，先采用酸处理去除半纤维素，后采用纤维素酶处理剩余的纤维素，改善了传统预处理方法的盲目性，提高了办公用纸的利用率，也为办公废纸的再利用提供了新的途径。

Description

一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法
技术领域
本发明涉及一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法，本发明涉及环保领域。
背景技术
随着人们物质与文化水平的提高，纸的生产与消耗量越来越大，生活废纸和印刷废纸的量日益增多，尤其是办公自动化程度的提高，使得混合办公废纸占其中较大比例。而混合办公废纸具有价格低廉、纤维素含量高的特点，可通过水解糖化,将纤维素水解成可发酵性糖后，在通过微生物发酵的方式制备生物酒精、乳酸等许多产品。因此，混合办公废纸具有良好的资源化利用前景，是一种很具有吸引力的优良木质纤维素资源。如能加以合理利用，定会对缓解能源危机、实现可持续发展起到一定的推动作用。有关调查表明，办公用纸利用率低，弃置率约为95%。办公用纸被称为纸中贵族，主要成分为纤维素和半纤维素。但是在再利用方面却远远不如其他纸类。如此高品质的办公用纸被忽视，带来的远远不止环境方面的问题，更是一种资源的浪费。探索研究办公废纸屑酸水解工艺，将大量废弃的二次纤维转化为高品位的能源，对我国现阶段具有重要的现实意义。
由于纤维素的结晶结构以及木质素和半纤维素的保护作用，使得天然木质纤维素的酶解程度很低，一般只有10%~20%。而木质纤维素在制浆造纸过程中大部分木质素被脱除，部分纤维素结构也被破坏，办公废纸在回收利用过程中因纤维长度变短，只能生产低品质的纸张，经过几次回收利用后不能继续用于造纸行业。预处理是木质纤维素进行生物转化的关键步骤，办公用纸在造纸过程已脱除大部分的木质素，其主要成分是纤维素和半纤维素。因稀酸水解技术水解半纤维素糖转化率高，被广泛应用于水解生物质半纤维素，经稀酸预处理水解半纤维素后，余下的主要成分是纤维素，经纤维素酶水解为葡萄糖后，可作为微生物发酵的碳源。
发明内容：
本发明的目的是提供一种办公用纸水解得到发酵糖的方法，为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的
一种办公用纸水解得到发酵糖的方法，包括下述步骤：
①办公用废纸经碎纸机打碎备用；
②将步骤①已打碎的办公用纸烘干至恒重后，密封保存于干燥环境中备用；
③称取步骤②烘干后的废弃办公用纸于反应容器中，加入5.0-6.5% (w/v)稀硫酸以固液比1：10 -1:15 (w/v)混合后，在121℃条件下预处理1-1.5 h；
④酸解完成后用NaOH溶液和HCl溶液将办公用纸酸解后的水解液pH调至4.8~5.0；
⑤以40-60 FPU/g底物的加酶量添加纤维素酶，在50℃、100-150 rpm条件下酶解48 h，酶解后将酶解液以6000-8000 r/min离心5-10 min去除沉淀，用H2SO4或HCl将pH调至中性备用。
与现有技术相比，本发明的优点为：本发明采用硫酸与生物酶的的预处理技术，结合了办公用纸木质素低的特点，先采用酸处理去除半纤维素，后采用纤维素酶处理剩余的纤维素，改善了传统预处理方法的盲目性，提高了办公用纸的利用率，也为办公废纸的再利用提供了新的途径。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。以下实施例中的试验，均设置三次重复，结果取平均值。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1 一种办公用纸水解得到发酵糖的方法
（1）取一定量的废弃办公用纸A4纸张，经碎纸机打碎至20×14 mm；
（2）将已打碎的办公用纸烘干至恒重后密封保存于干燥环境中备用；
（3）称取20g的粉碎烘干后的废弃办公用纸放置在500毫升玻璃三角瓶中，以固液比1:10 (w/v) 加入5.5% (w/v)稀硫酸，二者混合后在121℃条件下预处理1 h；
(4）酸解完成后用3 M的NaOH溶液和1 M的HCl溶液将办公用纸酸解后的水解液pH调至4.8~5.0。
（5）以40 FPU/g底物的加酶量添加纤维素酶（苏柯汉生物工程有限公司），在50℃、150 rpm条件下酶解48 h，酶解后将酶解液8000 r/min离心10 min去除沉淀，用H2SO4或HCl将pH调至中性备用，经检测此种方法得到的还原糖浓度达到 (40.79±0.53) g/L。
实施例2 办公用纸水解液经脱毒后可发酵糖的变化
（1） 取一定量的废弃办公用纸A4纸张，经碎纸机打碎备用；
（2）将已打碎的办公用纸烘干至恒重后密封保存于干燥环境中备用；
（3）称取20g的粉碎烘干后的废弃办公用纸放置于500毫升玻璃三角瓶中，以固液比1:10 (w/v) 加入6.0% (w/v)稀硫酸，二者混合后在121℃条件下预处理1 h；
（4）酸解完成后用3 M的NaOH溶液和1 M的HCl溶液将办公用纸酸解后的水解液pH调至4.8~5.0。
（5）以40 FPU/g底物的加酶量添加纤维素酶（苏柯汉生物工程有限公司），在50℃、150 rpm条件下酶解48 h，酶解后将酶解液8000 r/min离心10 min去除沉淀，用H2SO4或HCl将pH调至中性备用。
（6）脱毒：将Ca(OH)2添加到步骤（5）酶解后的水解液中，使其pH达到10，置于90 ℃水浴锅中保持30 min后，待其冷却至室温，离心或滤纸过滤除去不溶性固体，用H2SO4或HCl将pH调至中性备用。三种纤维素原料水解液中副产物主要是乙酸、甲酸和HMF，其中乙酸含量最高。
办公用纸进行稀酸预处理和酶解，对水解液进行脱毒处理后，水解液脱毒前后的水解液成分见表1，
乙酸、甲酸及HMF含量差异显著，糠醛含量为0。脱毒后乙酸含量较脱毒前降低27.94%，甲酸含量降低了8.0%，HMF含量降低25.0%。脱毒前后可发酵糖葡萄糖、木糖和***糖的含量差异不显著。可发酵总糖含量差异同样不显著。以上结果可以说明，脱毒可以有效去除水解液中副产物的有效成分，对可发酵糖含量无明显影响。
表1 脱毒前后木质纤维素原料水解液主要成分
*表示差异性显著（P<0.05）
实施例3 三种木质纤维素原料经预处理后产发酵糖的比较
1、办公用纸及新闻用纸水解液的制备
（1） 取一定量的废弃办公用纸A4纸张，经碎纸机打碎至20×14 mm2；
（2）将已打碎的办公用纸烘干至恒重后密封保存于干燥环境中备用；
（3）称取20g的粉碎烘干后的废弃办公用纸放置于500毫升玻璃三角瓶中，以固液比1：10 (w/v) 加入5.5% (w/v)稀硫酸，二者混合后在121℃条件下预处理1 h；
（4）酸解完成后用3 M的NaOH溶液和1 M的HCl溶液将办公用纸酸解后的水解液pH调至4.8~5.0；
以40 FPU/g底物的加酶量添加纤维素酶（苏柯汉生物工程有限公司），在50℃、150 rpm条件下酶解48 h，酶解后将酶解液8000 r/min离心10 min去除沉淀，用H2SO4或HCl将pH调至中性备用。
2. 脆性秸秆水解液的制备
（1）取过筛后脆性秸秆粉，按1:10（w/v）固液比加入2.0%(w/v) H2SO4；
（2）步骤（1）的反应液混合均匀后置于121℃处理1 h，冷却后用NaOH将pH调至5.0左右；
（3）按照每克秸秆40 FPU的酶量加入纤维素酶至稀硫酸预处理过的秸秆酸解液中，于50℃，pH 5.0，150 r/min条件下反应72 h；
（4）待酶解完成后，离心或滤纸过滤除去不溶性固体，用H2SO4或HCl将pH调至中性备用。
3. 脱毒
将Ca(OH)2添加到酶解后的水解液中，使其pH达到10。置于90℃水浴锅保持30 min后，待其冷却至室温，离心或滤纸过滤除去不溶性固体，用H2SO4或HCl将pH调至中性备用。
将三种木质纤维素原料分别在其适宜的条件下进行稀酸预处理和酶解，对水解液进行脱毒处理后，水解液中成分见表2。由实验结果可知，不同纤维素原料水解液中葡萄糖和木糖含量具有显著性差异，其中办公用纸水解液中葡萄糖含量最低，秸秆水解液中木糖含量最高，这是因为在木质纤维素组成成分中办公用纸纤维素含量最高，秸秆中半纤维素含量最高，而纤维素水解所得单糖是葡萄糖，木糖是半纤维素水解的主要产物。
办公用纸和新闻用纸水解液中总还原糖均高于秸秆水解液中总还原糖浓度，其中脱毒前办公用纸水解液中总还原糖比秸秆水解液中高15.62%，新闻用纸水解液中总还原糖比其高
9.01%；脱毒后办公用纸水解液中总还原糖比秸秆水解液中高18.16%，新闻用纸高10.39%。
表2 脱毒后木质纤维素原料水解液主要成分
*表示差异性显著（P<0.05）
由表2可知，三种纤维素原料水解液中副产物主要是乙酸、甲酸和HMF，其中乙酸含量最高，秸秆水解液中乙酸含量已达到抑制大肠杆菌生长的浓度。在经过脱毒后，秸秆水解液中乙酸含量减少89.8%，HMF含量减少84.2%。

Claims (1)

1.一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：
①办公用废纸经碎纸机打碎备用；
②将步骤①已打碎的办公用纸烘干至恒重后，密封保存于干燥环境中备用；
③称取步骤②烘干后的废弃办公用纸于反应容器中，以固液比1:10 -1:15加入质量体积浓度5.0-6.5%的稀硫酸，二者混合均匀后在121℃条件下预处理1-1.5 h，所述的固液比为质量体积比；
④酸解完成后用NaOH溶液和HCl溶液将办公用纸酸解后的水解液pH调至4.8~5.0；
⑤以40-60 FPU/g底物的加酶量添加纤维素酶，在50℃、100-150 rpm条件下酶解48 h，酶解后将酶解液以6000-8000 r/min离心5-10 min去除沉淀，用H2SO4或HCl将pH调至中性备用。
CN201611128356.9A 2016-12-09 2016-12-09 一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法 Pending CN106520861A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611128356.9A CN106520861A (zh) 2016-12-09 2016-12-09 一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611128356.9A CN106520861A (zh) 2016-12-09 2016-12-09 一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106520861A true CN106520861A (zh) 2017-03-22

Family

ID=58342335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611128356.9A Pending CN106520861A (zh) 2016-12-09 2016-12-09 一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106520861A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106947782A (zh) * 2017-04-10 2017-07-14 河南农业大学 办公废纸光合产氢试验方法
CN113474462A (zh) * 2018-12-12 2021-10-01 国家科学研究学院 从纸浆和纸废物流中生产聚羟基脂肪酸酯
WO2022023686A1 (fr) 2020-07-31 2022-02-03 Suez Groupe Procede de production d'un sirop de sucres a partir d'une biomasse lignocellulosique residuaire

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101250511A (zh) * 2008-04-16 2008-08-27 中国石油化工股份有限公司 稀硫酸处理纸浆作为碳源促进里氏木霉合成纤维素酶的方法
CN103740770A (zh) * 2013-12-17 2014-04-23 山西华顿实业有限公司 酸酶双解稻草纸浆制备燃料乙醇的方法
CN106011182A (zh) * 2016-08-02 2016-10-12 四川力久云智知识产权运营有限公司 一种由废纸制备燃料乙醇的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101250511A (zh) * 2008-04-16 2008-08-27 中国石油化工股份有限公司 稀硫酸处理纸浆作为碳源促进里氏木霉合成纤维素酶的方法
CN103740770A (zh) * 2013-12-17 2014-04-23 山西华顿实业有限公司 酸酶双解稻草纸浆制备燃料乙醇的方法
CN106011182A (zh) * 2016-08-02 2016-10-12 四川力久云智知识产权运营有限公司 一种由废纸制备燃料乙醇的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106947782A (zh) * 2017-04-10 2017-07-14 河南农业大学 办公废纸光合产氢试验方法
CN113474462A (zh) * 2018-12-12 2021-10-01 国家科学研究学院 从纸浆和纸废物流中生产聚羟基脂肪酸酯
WO2022023686A1 (fr) 2020-07-31 2022-02-03 Suez Groupe Procede de production d'un sirop de sucres a partir d'une biomasse lignocellulosique residuaire
FR3113068A1 (fr) 2020-07-31 2022-02-04 Suez Groupe Procede de production d’un sirop de sucres a partir d’une biomasse lignocellulosique residuaire

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jin et al. Bioethanol production from rice straw through an enzymatic route mediated by enzymes developed in-house from Aspergillus fumigatus
Buaban et al. Bioethanol production from ball milled bagasse using an on-site produced fungal enzyme cocktail and xylose-fermenting Pichia stipitis
Varga et al. Pretreatment of corn stover using wet oxidation to enhance enzymatic digestibility
Oberoi et al. Enhanced ethanol production via fermentation of rice straw with hydrolysate-adapted Candida tropicalis ATCC 13803
Swain et al. Improved conversion of rice straw to ethanol and xylitol by combination of moderate temperature ammonia pretreatment and sequential fermentation using Candida tropicalis
Zhang et al. Ethanol production from high dry matter corncob using fed-batch simultaneous saccharification and fermentation after combined pretreatment
Pensupa et al. A solid state fungal fermentation-based strategy for the hydrolysis of wheat straw
US8372609B2 (en) Process for producing a sugar solution by combined chemical and enzymatic saccharification of polysaccharide enriched biomass
Cannella et al. PEI detoxification of pretreated spruce for high solids ethanol fermentation
Dong et al. High-solid pretreatment of rice straw at cold temperature using NaOH/Urea for enhanced enzymatic conversion and hydrogen production
Iberahim et al. Sodium hydroxide pretreatment and enzymatic hydrolysis of oil palm mesocarp fiber
Souza et al. Bioethanol from fresh and dried banana plant pseudostem
Buzała et al. Production of glucose-rich enzymatic hydrolysates from cellulosic pulps
Liu et al. Effect of bisulfite treatment on composition, structure, enzymatic hydrolysis and cellulase adsorption profiles of sugarcane bagasse
Montiel et al. Enhanced bioethanol production from blue agave bagasse in a combined extrusion–saccharification process
Manzoor et al. Dilute sulfuric acid: a cheap acid for optimization of bagasse pretreatment
Buzała et al. The utility of selected kraft hardwood and softwood pulps for fuel ethanol production
CN104404108A (zh) 一种提高木质纤维素糖转化率的预处理方法
Yu et al. Production of bio-ethanol by integrating microwave-assisted dilute sulfuric acid pretreated sugarcane bagasse slurry with molasses
JP5621528B2 (ja) リグノセルロース系原料の酵素糖化処理方法
Yang et al. Influence of size reduction treatments on sugar recovery from Norway spruce for butanol production
Pinar et al. Assessment of hazelnut husk as a lignocellulosic feedstock for the production of fermentable sugars and lignocellulolytic enzymes
Sangian et al. The effect of alkaline concentration on coconut husk crystallinity and the yield of sugars released
CN106520861A (zh) 一种采用办公用纸来制备可发酵糖的方法
Lissens et al. Wet oxidation treatment of organic household waste enriched with wheat straw for simultaneous saccharification and fermentation into ethanol

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170322

RJ01 Rejection of invention patent application after publication