[发明专利]一种采用可溶性纤维低聚糖制取六碳糖的亚临界水解方法无效
申请号: | 201010190003.8 | 申请日: | 2010-05-25 |
公开(公告)号: | CN101845523A | 公开(公告)日: | 2010-09-29 |
发明(设计)人: | 赵岩;王洪涛;陆文静 | 申请(专利权)人: | 清华大学 |
主分类号: | C13K1/02 | 分类号: | C13K1/02;C13K11/00 |
代理公司: | 北京鸿元知识产权代理有限公司 11327 | 代理人: | 邸更岩 |
地址: | 100084 北京市10*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 采用 可溶性 纤维 聚糖 制取 六碳糖 临界 水解 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种可溶性低聚糖制取六碳糖的热化学水解方法,特别涉及一种可溶性纤维低聚糖制取可发酵性六碳糖的亚临界水解方法,属于生物质能源利用及化工技术领域。
背景技术
生物质废物的资源化技术如乙醇化技术已受到了广泛关注。在木质纤维类生物质废物中,纤维素是最主要的组成成分,纤维素是天然高分子化合物,其组成与淀粉相同,由葡萄糖单体组成,其化学结构是由很多D-吡喃葡萄糖酐(1-5)彼此以β(1-4)苷键连结而成的线性巨分子。由于纤维素的上述聚态结构,分子间和分子内存在大量很多氢键并含有较高的结晶度,因此具有高度结晶性和难溶性。由此,以木质纤维废物中的纤维素为原料制取燃料乙醇或进行其他资源化利用,必须经过预处理和水解两个关键过程,破坏纤维素的结晶结构,并使其在溶剂、催化剂或酶的作用下进行水解,降解为可发酵性六碳糖,以便进行后续的发酵过程或其他资源化途径。
目前对于纤维素的预处理和水解过程已有一定理论研究和技术发展(赵岩等.秸秆超(亚)临界水预处理与水解技术研究进展.化学进展,2007,19(11)),主要有酸处理、蒸汽爆破、水热处理和酶水解等技术方法。其中对于纤维素的初级水解产物可溶性低聚糖(主要为纤维二糖、纤维三糖、纤维四糖和纤维五糖等)进一步水解为六碳糖(主要为葡萄糖、果糖等六碳糖)的理论和技术研究鲜有报道。然而,在纤维素预处理与水解过程中,可发酵六碳糖的积累是后续乙醇发酵的重要前提,也是整个预处理和水解工艺过程的主要目标。
对纤维素水热处理技术的相关研究表明,在亚临界水中,纤维素的初级水解产物可溶性纤维低聚糖能够继续水解,生成葡萄糖等六碳糖。而六碳糖的积累受到低聚糖水解反应和六碳糖分解反应的同时影响,一方面低聚糖不断水解为六碳糖使六碳糖的产率升高,另一方面六碳糖不断分解为其它小分子产物使其产率降低。目前,国内外针对亚临界水中可溶性纤维低聚糖的反应动力学仅有少量研究(Kabyemela et al.Mechanism and kinetics ofcellobiose decomposition in sub-and supercritical water.Industrial and Engineering ChemistryResearch.1998,37(2)),但多采用300℃、350℃、400℃等较高的反应条件或纤维二糖等单一的反应物质,而对于混合性纤维低聚糖制取六碳糖的亚临界水解过程和技术方法尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种可溶性纤维低聚糖制取六碳糖的亚临界水解技术方法,旨在解决低聚糖水解制取六碳糖的工艺条件不明确、生产效率低、目标产物产率低等问题,从而实现可溶性纤维低聚糖快速高效水解生成六碳糖,为纤维素资源化工艺中的关键过程提供一条新的并高效的水解技术途径,具有广阔的应用前景。
本发明采用以下技术方案:
一种采用可溶性纤维低聚糖制取六碳糖的亚临界水解方法,其特征在于该方法包括如下步骤:
1)首先将纤维素或木质纤维进行预处理和初级水解,得到含有可溶性纤维低聚糖的混合物,并测定混合物中可溶性低聚糖和六碳糖浓度;
2)以含有可溶性纤维低聚糖的混合物作为反应原料,设定反应温度为260~360℃、反应压力为5~10MPa,利用如下公式计算并预测六碳糖产率最大的反应时间:
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