[发明专利]一种苦草生物质发酵糖液的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质能源技术领域，具体涉及一种苦草生物质发酵糖液的制备方法。

背景技术

利用生物质材料制取乙醇对缓解能源危机与环境恶化有重要的意义（生物质化学工程，2012，46(3)，39-44）。生物质材料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中纤维素与半纤维素是可发酵糖的主要来源。由于木质纤维材料组成的复杂性、连接的紧密性和木质化的刚性结构给纤维素和半纤维素的彻底水解带来了很多困难，因此木质纤维材料水解转化为可发酵糖的低效率和高成本是生物乙醇商业化生产过程的瓶颈。预处理在一定程度上解除了由3种天然高分子组成的天然屏障，增加了纤维素和半纤维素的可及性。但在酶水解过程中，由于部分纤维素酶和半纤维素酶不可逆的以无效吸附的方式吸附在底物特别是木质素表面会导致酶活性的损失，此外纤维素本身的结晶结构和半纤维素结构的复杂性也是导致水解效率低的重要因素。基于上述原因，往往需要增加酶剂量来提高水解得率，最终导致酶制剂成本较高。

苦草是水生植物，具匍匐茎，白色，光滑，先端芽浅黄色。叶基生，线形或带形，绿色或略带紫红色。萼片3片，大小不等，成舟形浮于水上，中间一片较小，中肋部龙骨状，向上伸似帆。产于我国吉林、河北、陕西、山东、江苏、安徽、浙江、江西、福建、台湾、湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州、云南等地。目前对苦草的综合利用尚处于起步阶段，主要作为环境修复的水生植物，未见有将其作为能源原料的报道。

本发明的创新性在于：（1）首先将苦草作为生物质能源的原材料，制备苦草生物质发酵糖液；（2）运用无机金属盐催化水解制糖技术，避免使用酶催化制糖工艺，糖得率超过85%；（3）工艺简单，制备成本低，有利于相关技术的推广和应用。

发明内容

本发明属于生物质能源领域，涉及一种苦草生物质发酵糖液的制备方法。本发明提出的制备方法是将苦草水解，具体工艺包括苦草洗净、粉碎、金属盐催化水解等。本发明提出的苦草生物质发酵糖液的制备方法具有以下优点：（1）原材料来源广；苦草为河底自然生长的水草，不占用耕地面积，使得苦草生物质发酵糖液的生产成本低；（2）制备工艺简单；对仪器设备及场地的依赖性低，适合大规模的推广和应用；（3）绿色环保；生产过程几乎不产生对环境有害的废水、废渣和废气，也无需微生物发酵。本发明制备的苦草生物质发酵糖液可用于生产酒精的原料，市场前景广阔。

本发明提出的苦草生物质发酵糖液的制备方法，其特征在于：

1）清洁苦草：将苦草漂洗、烘干；

2）苦草粉碎：将清洁后的苦草干燥，置于粉碎机中，粉碎成粒径为20～100目的颗粒；

3）金属盐催化水解：将粉碎后的苦草与金属盐水溶液混合，调节pH值为4～6，在不锈钢反应釜中加热至120～180℃，反应1～6小时，冷却，过滤，得苦草生物质发酵糖液；其中苦草与金属盐水溶液的料/液比为1/10～1/50（重量(g)/体积(mL））；其中金属盐水溶液中金属盐为AlCl₃、CuCl₂、NiCl₂、FeCl₂之一种，金属盐的质量浓度为1～5%。

取出适量糖液煮沸、灭活，并适度稀释，用DNS比色定糖法测定发酵糖含量，并计算糖得率。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明

实施例1

将苦草收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的苦草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20～100目的颗粒；

将5g粉碎后的苦草与50mL浓度为1%的AlCl₃水溶液混合，调节pH值为4～6，在不锈钢反应釜中加热至120℃，反应1小时，冷却，过滤，得苦草生物质发酵糖液；用DNS比色定糖法测定发酵糖含量，并计算糖得率为38%。

实施例2

将苦草收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的苦草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20～100目的颗粒；

将5g粉碎后的苦草与250mL浓度为5%的CuCl₂水溶液混合，调节pH值为4～6，在不锈钢反应釜中加热至180℃，反应4小时，冷却，过滤，得苦草生物质发酵糖液；用DNS比色定糖法测定发酵糖含量，并计算糖得率为78%。

实施例3

将苦草收割，用自来水洗净，烘干，将清洁后的苦草置于粉碎机中，粉碎成粒径为20～100目的颗粒；