[发明专利]一种木质纤维素原料制备水解糖的方法

说明书

本发明涉及一种木质纤维素原料制备水解糖的方法，包括如下内容：（1）将木质纤维素原料颗粒装填到柱式反应器中，反应器顶部设有液压活塞式结构，可将原料压实；（2）将稀酸洗脱液加热至60‑99℃，从反应器顶部加入进行洗脱，脱除部分抑制物；（3）将稀酸水解液加热至60‑99℃，通过循环泵从反应器顶部加入进行循环水解，得到浓缩水解糖液；（4）调节浓缩水解糖液的pH值为4.5‑5.5，然后将纤维素酶加入到水解糖液中进行循环酶解，得到含木糖和葡萄糖的浓缩糖液。本发明制备的浓缩糖液中抑制物少，糖浓度高，解决了稀酸水解过程中产生的抑制物对纤维素酶解以及酶解的葡萄糖发酵产乙醇的负面影响，省略了水解糖浓缩过程。

技术领域

本发明涉及一种木质纤维原料制备水解糖的方法，具体涉及一种两步法水解木质纤维素原料制备木糖和葡萄糖的方法。

背景技术

全球每年经光合作用产生的生物质约1700亿吨，其能量相当于全球能量年消耗总量的10倍，作为能源的利用量还不到总量的l%。由于国家限制粮食作物用于生物能源原料，木质纤维原料的利用途径显得越来越重要。我国每年农作物秸秆产量即可达到7亿吨，除部分作为造纸原料、炊事燃料、饲料肥料和秸秆还田之外，可作为能源用途的秸秆约3.5亿吨，折合1.8亿吨标准煤，可以转化为1亿吨燃料酒精或5000万吨生物柴油。

目前木质纤维原料的主要利用途径为半纤维素或/和纤维素水解产生水解糖，水解糖经过发酵产生乙醇和丁醇等生物能源产品，或/和乳酸、柠檬酸和丁二酸等。木质纤维素原料制备水解糖过程主要包括稀酸预处理与酶解两个步骤。中国专利CN201010221149.4公开了一种生物质制取糖的方法，该方法包括如下内容：生物质原料、无机金属盐和表面活性剂组成的原料浆液在120～180℃反应5～30min，反应结束后固液混合物不经分离，直接将其作为酶水解的原料，酶水解后得到含有糖的水解液。中国专利CN200710121557.0公开了一种蒸汽爆破含纤维素的原料的方法，该方法包括蒸汽爆破含纤维素的原料，其中，该方法包括将含纤维素的原料连续输送至保温压力装置中，使含纤维素的原料在该保温压力装置中保持3-10分钟后，每隔5-12秒使所述保温压力装置中的部分含纤维素的原料释放到常压，利用该装置达到破坏含纤维素原料中包埋纤维素和半纤维素的木质素，以增加含纤维素原料中能与酶接触的纤维素比例，提高制备单糖的产率。

虽然利用木质纤维素原料制备水解糖已经有了较大的进展，但是还存在一些问题：（1）酸水解过程产生的抑制物影响纤维素酶解和乙醇发酵效果，需要进行水洗脱毒；（2）水解糖浓度低，糖液发酵前需经过浓缩，否则影响乙醇精馏能耗等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种木质纤维素原料制备水解糖的方法。本发明方法制备的水解糖液中抑制物少，糖浓度高，解决了稀酸水解过程中产生的抑制物对纤维素酶解以及酶解的葡萄糖发酵产乙醇的负面影响，省略了水解糖浓缩过程，提高了最终乙醇发酵浓度。

本发明木质纤维素原料制备水解糖的方法，包括如下内容：

（1）装填：将木质纤维素原料颗粒装填到柱式反应器中，柱式反应器顶部设有液压活塞式结构，可将木质纤维素原料压实；

（2）洗脱：将稀酸洗脱液加热至60-99℃，优选为70-90℃，从柱式反应器顶部加入进行洗脱，脱除部分抑制物；

（3）酸解：将稀酸水解液加热至60-99℃，通过循环泵从柱式反应器顶部加入进行循环水解，得到浓缩水解糖液；

（4）酶解：调节浓缩水解糖液的pH值4.5-5.5，然后将纤维素酶加入到水解糖液中进行循环酶解，得到含木糖和葡萄糖的浓缩糖液。