[发明专利]过氧化氢和液氨联合预处理纤维素生物质原料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种过氧化氢和液氨联合预处理纤维素生物质原料的方法，用于辅助纤维素酶消化聚糖，使其转化为单糖，用于纤维素乙醇生产或作为饲料添加物。

背景技术

纤维素生物质是指含纤维素、半纤维素和木质素为主的原料，主要来源有木材、竹子、农作物秸秆、果壳等。纤维素生物质原料中的纤维素与半纤维素通过酶水解获取可发酵的单糖，再经发酵获得乙醇，大致可分为预处理、酶解、发酵等步骤，具有理论转化率高、反应温和且无额外污染排放等优点。秸秆等原料酶解后得到的单糖也可直接添加到饲料中，可直接被动物吸收。

生物质的预处理是制备纤维素乙醇工艺中必需的也是最关键的步骤，其对生物质原料的处理效果如何将直接影响到下游的酶解和发酵过程。预处理的目的在于解除木质素对纤维素的封闭，移除部分木质素，瓦解纤维素致密的晶体结构，提高酶的可及性，使聚糖转化为单糖这一过程顺利进行。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种过氧化氢和液氨联合预处理纤维素生物质原料的方法，以过氧化氢和氨为介质，在压力容器中加热并控制过氧化氢水溶液比例、温度、保留时间、氨用量，以显著提高处理后生物质的酶解效率及单糖和乙醇产量。

本发明所采用的技术方案是：过氧化氢和液氨联合预处理纤维素生物质原料的方法，其特征在于：先将粒径10-100目的生物质原料与质量百分比为30%的过氧化氢水溶液在常温下混合拌匀，其中过氧化氢水溶液用量为生物质原料用量的0.2-2.0倍；再将所得混合物放入压力反应容器内，注入生物质原料用量0.2-5倍的液氨，加热至70-190℃，并保持2-30分钟，使氨释放，待冷却后取出处理后的原料即可。

过氧化氢和液氨联合预处理纤维素生物质原料的方法，其特征在于：先将粒径10-100目的生物质原料与质量百分比为30%的过氧化氢水溶液在常温下混合拌匀，其中过氧化氢水溶液用量为生物质原料用量的0.5-1.5倍；再将所得混合物放入压力反应容器内，注入生物质原料用量1-3倍的液氨，加热至90-150℃，并保持5-15分钟，使氨释放，待冷却后取出处理后的原料即可。

过氧化氢和液氨联合预处理纤维素生物质原料的方法，其特征在于：先将粒径10-100目的生物质原料与质量百分比为30%的过氧化氢水溶液在常温下混合拌匀，其中过氧化氢水溶液用量为生物质原料用量的0.8-1.2倍；再将所得混合物放入压力反应容器内，注入生物质原料用量1.5-2.5倍的液氨，加热至110-130℃，并保持8-12分钟，使氨释放，待冷却后取出处理后的原料即可。

所述生物质原料为纤维素和木质素的混合体，其原料包括木材、竹子、农作物秸秆、果壳中的一种或任意几种的混合物。

所述生物质原料的含水率不高于25%。

所述压力反应容器为压力可调或可控，且采用外部电加热法或内部电加热法加热的压力容器，其耐压值为20MPa，一般可选用压力反应釜。

本发明的有益效果是：1、本发明选用过氧化氢-液氨联合预处理生物质原料的处理过程中，破坏了纤维素的结晶结合，改变了木质素结构，解除了木质素对纤维素的封闭，移除了部分木质素，从而提高了酶的可及性，使得预处理后生物制原料的单糖酶解得率可提高1~7倍，提高了单糖和乙醇的产量。2、大部分纤维素与半纤维素不会降解、不需要中和或清洗、不产生发酵抑制物，残留的铵盐可以作为微生物的营养，具有环境友好性。3、本发明所使用的过氧化氢和氨相对于其它试剂具有成本较低且对人体无毒副作用等特点，减压后处于气态的氨可以通过加压降温回收，继续循环利用。4、本发明反应条件温和、对设备材料性能要求较低，试剂对反应装置没有很强的腐蚀作用。

具体实施方式

 实施例1：利用过氧化氢-液氨联合对以毛竹为生物质原料的预处理方法。