[发明专利]一种甘蔗渣高效糖化的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，涉及一种将甘蔗渣高效糖化的方 法。

背景技术

作为世界经济支柱的石油资源预计在数十年左右将会枯竭，因 此，石油替代品的开发研究迫在眉睫。目前有很多国家在研究以木质 生物资源为原料用生物转化法制备燃料乙醇，以替代或部分替代储量 有限的石油。

木质生物资源包括玉米秸秆、麦秆、甘蔗等，其主要成分是纤维 素、半纤维素和木素。其中，纤维素、半纤维素是可发酵糖的来源， 含量占66～75％(纤维质原料的绝干重量)。由己糖通过酿酒酵母发 酵生成乙醇是很成熟的工艺，当采用纤维素酶水解木质生物资源制造 乙醇时，纤维素酶必须接触吸附到纤维素底物上才能使反应进行，因 此，纤维素对纤维素酶的可及性是决定水解速度的关键因素。

木素的存在阻碍了纤维素对酶的可及性，且纤维素的结晶结构以 及木质生物资源的表面状态、木质生物资源的多组分结构、木素对纤 维素的保护作用以及纤维素被半纤维素覆盖等结构与化学成分的因 素致使木质生物资源难以水解。

预处理方法的选择主要从提高效率、降低成本、缩短处理时间和 简化工序等方面考虑。理想的预处理应能满足下列要求：产生活性较 高的纤维，其中戊糖较少降解；反应产物对发酵无明显抑制作用；分 离出的木素纯度较高，可以制备相应的其他化学品，实现生物质的全 利用。

由于木质纤维容重较小，每立方仅重100kg左右，收集及运输存 在困难，不利于大规模工业化生产，同时木质纤维原料灰份较大，平 均灰份在10％左右，而甘蔗渣具有原料集中，同时蔗渣中灰份较低， 仅在2％左右，而且纤维素及半纤维素含量较其它木质纤维素高出 5～10％，同样的处理方式，1吨蔗渣酶解产总糖能达到550kg，而其它 木质纤维素吨产总糖仅在450kg以下。

发明内容

本发明的目的是提供一种将甘蔗渣高效糖化的方法，该方法不产 生对酶解和发酵有害的物质，能减少生物质中碳水化合物的降解损 失，提高原料酶解得率，有效降低生产成本。

为了实现本发明目的，本发明的一种甘蔗渣高效糖化的方法，其 包括如下步骤：

1)对甘蔗渣进行预处理：

先将甘蔗渣在70～140℃下，与浓度为0.1～20wt％的催化剂溶液， 以1∶1～20的重量比进行混合，反应时间10～100分钟，所述催化剂溶液 为氢氧化钠和亚硫酸钠的混合溶液；

2)酶解

预处理后进行固液分离，将固体物中加入纤维素酶进行酶解。

其中，所述甘蔗渣一般选用切好后的甘蔗渣(甘蔗经压榨后的残 渣)。切碎粒度为0.01～50mm，优选切碎粒度为1～20mm。

步骤1)中预处理过程中采用过热蒸汽或饱和蒸汽控温。

预处理的温度优选为95～115℃，处理时间以30～120分钟为佳。

所述催化剂溶液的浓度优选为1～3wt％。

所述甘蔗渣和催化剂溶液的优选重量比是1∶4～8。

其中，氢氧化钠溶液的浓度为1～10wt％，优选为1～3wt％；亚 硫酸钠溶液的浓度为0.5～20wt％，优选为0.5～3wt％。

本发明甘蔗渣经过预处理后，可分离得到固体和液体两种产物， 分离可采用离心分离；然后先用水洗涤固体产物，再用酶催化水解固 体产物生成主要由葡萄糖及木糖构成的混合糖，这些混合糖还可以进 一步发酵生成酒精、丁二酸等发酵产品。

预处理后固体物经纤维素酶进行酶解，其加入量为10～30FPIU/ 克底物，pH在4.5～5.2，温度在46～50℃，酶解时酶解搅拌转速 100～200rpm/min，酶解时间在48～72小时。

预处理后固液分离后得到的液体物(蒸煮黑液)，经膜浓缩后， 再进一步浓缩可制成磺化木素产品，进行利用，减少了预处理的成本。

本发明甘蔗渣高效糖化的方法，具有以下有益效果：

1)用碱量低，现有的碱处理技术用碱量大，碱用量占所处理物 料干物重量的16～20％，本发明用碱量只占所处理干物重量的8～10％；