[发明专利]一种糠醛渣分离制备微晶纤维素和纤维乙醇方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质化学化工领域，特别是涉及一种综合利用糠醛 渣，分离制备微晶纤维素和纤维乙醇方法。

背景技术

糠醛是一种重要的化工原料。我国是糠醛的主要生产国和主要出 口国之一。生产企业遍布华北、东北、华东等15个省市，共有100多 个生产厂，其中山西、河北、山东等省的糠醛厂最多。

糠醛主要以农副产品下脚料为原料。一般将植物原料蒸煮并水 解，利用植物原料中的戊聚糖制备糠醛，因此各种戊聚糖含量高的植 物原料都是糠醛生产的理想原料。在糠醛的生产过程中，伴有大量糠 醛废渣产生，每吨糠醛产品排出10吨以上残渣，我国每年排放糠醛废 渣近三千万吨。

目前有部分企业把糠醛渣作为供汽锅炉的燃料进行综合利用，也 有用糠醛渣制备成型燃料(CN200710180491.2)和制备颗粒活性炭 (CN88101457)方面的专利报道，但大部分企业受技术条件的限制， 都没有实现糠醛渣的规模工业化再利用。由于糠醛渣排放量大，如随 意堆积或挖坑倾倒废弃，不但会造成二次扬尘和环境污染，还造成对 资源的极大浪费。

经分析测定，糠醛渣中含有42％以上的纤维素、约38％的酸不溶 木质素和少量的半纤维素(～1.85％)，纤维素聚合度约500。显然，糠 醛废渣含有丰富的纤维素，是生产纤维素及其转化产品的潜在原料。

微晶纤维素(MCC)是一种用途广泛的添加剂，精细化工生产 上可用于人造革、电焊条等，在医药工业上作为药物赋形剂和崩解剂， 在食品工业上可作为一种重要的功能性食品基料等。微晶纤维素是一 种无毒无味、极其微细的白色结晶粉末，由天然纤维素经酸水解得到 的结晶产物，是由可自由流动的纤维素晶体组成的天然聚合物，不溶 于水和有机溶剂。目前，我国微晶纤维素的生产主要以棉、木浆粕为 原料，成本较高。采用低成本原料是未来微晶纤维素生产的重要发展 方向之一。

另外，随着国际石油价格的不断的攀升，各国对燃料乙醇的需求 越来越大，而目前我国又逐步限制粮食乙醇的发展，因此发展纤维素 乙醇成为关注的重点。

本发明人经过多年的研究，提出了一种综合利用糠醛渣，充分利 用糠醛渣中的木质素、纤维素和半纤维素的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种糠醛渣分离制备微晶纤维素和纤维乙 醇方法。

经分析测定，糠醛渣中含有42％以上的纤维素、约38％的酸不溶 木质素和少量的半纤维素(～1.85％)，纤维素聚合度约500。

由于糠醛的生产大多采用弱酸水解法，在分离了大部分半纤维素 的同时，原料原有的纤维素与半纤维素、木素之间的复杂网状结构遭 到一定程度的破坏，可省去复杂的植物纤维原料预处理过程，为利用 纤维素的利用提供了有利条件。

根据上述糠醛渣的组成和结构特点，本发明提出以下工艺路线来 综合利用糠醛渣：1)萃取，萃取液分离木质素；2)萃余物酶催化水 解，水解液发酵制备乙醇；3)水解渣酸催化水解，分离微晶纤维素。

其中，在进行步骤1)前，先将糠醛渣进行旋流除沙处理；

步骤1)所述的分离木质素，以乙醇作萃取剂，采用超声波萃取 方法进行，然后将萃取液减压蒸馏回收乙醇，蒸馏残余物真空干燥得 到木质素产品；

步骤2)所述酶催化水解是向萃余物残渣中添加内切葡聚糖酶和 β-葡萄糖苷酶，复合酶水解非结晶区纤维素，然后过滤酶水解液，滤 液接入酿酒酵母发酵转化，发酵液蒸馏获得乙醇产品；

步骤3)所述的滤渣酸催化水解是在滤渣中加盐酸进行水解，控 制水解程度，水解液分别经过漂白、水洗、低温干燥、磨碎得到微晶 纤维素产品。

实验证明，利用本发明提供的方法，以糠醛渣为原料，木质素、 乙醇和微晶纤维素产品的得率分别在30％，9％和22％以上，糠醛渣得 以充分综合利用。

具体的说，本发明提供的综合利用糠醛渣，分离制备微晶纤维素 和纤维乙醇工艺分述如下：

i)旋流除沙：将质量浓度10％的糠醛渣水溶液经旋流除沙器进行 旋流除沙，进料压力为0.45～0.5Mpa；