[发明专利]一种高效分离木质纤维素发酵醪中固体残渣和产物的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及木质纤维素技术领域，具体地说，是一种高效分离木质纤维素发酵醪中固体残渣和产物的方法。

【背景技术】

利用丰富、可再生的木质纤维素生物质生产液态燃料和大宗化学品，可以有效缓解人类对化石资源的依赖，改善日益严重的环境污染和温室效应。目前，已成为各主要国家的研发重点和优先发展战略。

在生物转化木质纤维素原料生产生物燃料和生物基化学品时，一般采用同步糖化与发酵工艺(Simultaneous saccharification and fermentation，SSF)，这样既可以减少糖对纤维素酶的产物抑制，提高纤维素原料的转化率；同时纤维素的糖化与发酵在同一个反应器中进行，提高了设备利用率，降低了产品的生产成本。与此同时，在生物燃料和生物基化学品的工业化生产中，产物浓度一般不能低于100g/L。因此，为了得到含有高浓度产物的发酵醪液，糖化与发酵需要在较高固体含量条件下进行(固体含量一般不低于20％(w/w))。导致发酵结束时，体系仍然有大量木质素和未酶解的纤维素和半纤维素固体颗粒。由于这些颗粒粒度很小，传统的分离方法如蒸馏、离心、板框压滤等很难奏效。例如，在蒸馏的过程中，由于大量固体残渣的存在，会导致管线堵塞，釜底严重结焦，从而大大降低蒸馏塔的分离效率和使用寿命，加速设备的损耗；离心耗能大，而且设备昂贵；在板框压滤过程中，发酵液的粘度极大，固体颗粒直径很小，很容易造成滤布堵塞而无法实现固体残渣和产物的有效分离。

因此，开发一种简单高效的分离木质纤维素发酵醪中固体残渣和发酵产物的方法，实现固体残渣和发酵产物的有效分离，降低固液分离的能耗，对于推动木质纤维素转化生物燃料乙醇和大宗化学品的商业化进程具有里程碑式的意义。因而，寻找一种新的简单高效的木质纤维素发酵醪中固体残渣和产物的分离方法具有重要意义。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效分离木质纤维素发酵醪中固体残渣和产物的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种高效分离木质纤维素发酵醪中固体残渣和产物的方法，

(1)制备絮凝剂溶液；

所述的絮凝剂包括壳聚糖、硫酸铝、明矾、氯化铝、聚氯化铝、聚丙烯酰胺、聚苯甲酸中的一种或几种；

所述的絮凝剂的浓度范围在10g/l～40g/l；

(2)将木质纤维素发酵醪与絮凝剂溶液混合均匀，混合后搅拌2～10分钟使絮凝剂与木质纤维素固体充分接触；

所述的发木质纤维素发酵醪为木质纤维素原料同步糖化与发酵后的发酵醪；

所述的木质纤维素发酵醪和絮凝剂溶液的体积混合比例为10∶1～20∶1；

(3)利用压榨机或真空抽滤设备对混合后的发酵醪进行固液分离，即得到含有发酵产物的清液和木质纤维素固体残渣。

所述的压榨机的压榨条件为：压力维持在5Mpa～15Mpa，维持时间为2min～5min；

所述的真空抽滤设备中的真空抽滤条件为：真空压力控制在0.09Mpa～0.1Mpa，维持时间为15min～40min；

步骤(3)得到的发酵产物清液可进一步分离纯化，获得液态燃料和大宗化学品；固体残渣含有较高的木质素，可用于生产固体燃料和生产木质素，产生一定的经济效益和避免污染环境。

所述木质纤维素原料包括农林废弃物和富含纤维素的城市固体垃圾，所述农林废弃物包括玉米秸秆、小麦秸秆、稻秆、棉秆、菊芋、芝麻杆、油菜秆、玉米芯、稻壳、谷壳、花生壳、甜高粱茎秆、甘蔗渣、木屑、废纸、柳枝稷、麻风树籽壳、硬木、软木中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

(1)本发明适用的原料广泛，包括玉米秸秆、小麦秸秆、稻秆、棉秆、菊芋、芝麻杆、油菜秆、玉米芯、稻壳、谷壳、花生壳、甜高粱茎秆、甘蔗渣、木屑、废纸、柳枝稷、麻风树籽壳、硬木、软木等农林废弃物以及富含纤维素的城市固体垃圾等原料中的一种或几种的组合；

(2)本发明在保证木质纤维素发酵醪中有效产物收率的前提下，大大降低了固液分离的能耗，进一步完善了生物转化木质纤维素生产燃料乙醇和大宗化学品的生产流程，为木质纤维素生物炼制的产业化提供了技术储备；

(3)本发明获到的含有产物的清液可进一步分离纯化，获得液态燃料和大宗化学品；固体残渣含有较高的木质素，可用于生产固体燃料和生产木质素，产生一定的经济效益和避免污染环境。

【具体实施方式】