[发明专利]一种制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于制浆造纸和生物化工技术领域，特别涉及一种制浆造纸厂备料固体废弃物制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的方法。

背景技术

据中国造纸协会的调查资料，2012年全国纸及纸板生产量10250万吨，中国已成为世界第一造纸大国。但是制浆造纸工业在生产的同时会产生大量的固体废弃物，对环境带来不利的影响。这些固体废弃物主要来源于植物纤维原料制浆的备料工段，废纸造纸筛选及浮选工段，以及污水处理工段等。其中制浆过程备料段产生的木屑、麦渣、苇末和制浆段产生的浆渣等，有机成分一般较高，其中纤维素含量约占20％～50％，半纤维素约占10％～30％，木素约占10％～20％。据估计，备料段固体废弃物占纸浆产量的20％左右，由此可见其年产量相当可观。

长期以来，这些固体废物的利用技术水平较低，绝大多数都是采取直接填埋和锅炉焚烧的处理办法。其中填埋法既占用大量土地，又可能对土壤、地下水资源造成严重污染，亟待改进。焚烧法可以利用固废产生的热能，近些年各大造纸企业纷纷采用，但在焚烧过程中也会释放出各种气体，造成一定程度的大气污染，另外产生的灰烬也需要进行后续处理，而且从产生的效益来看，焚烧还是一种较为低级的固废处理方式。开展制浆造纸固体废弃物的减量化、无害化和资源化综合利用技术的深入研究具有非常重要的意义。

生物乙醇是来自可再生资源的液态燃料，具有清洁、安全等优点，以淀粉作物为原料的第一代生物乙醇的生产工艺已经成熟，欧美等一些国家已经形成了较完善的产业链。以秸秆、木屑、农作物壳皮为原料的第二代生物乙醇越来越受到关注，在第二代生物燃料技术方面处于领先地位的是美国、欧洲和巴西。与秸秆、木屑、农作物壳皮等原料相比，制浆造纸厂固体废弃物中的纤维原料更加廉价易得，而且对于固废处理意义重大。

天然的低聚木糖存在于水果、蔬菜、牛乳、蜂蜜中，含量很低；目前生产原料多为玉米芯、麦麸、稻壳、玉米秸秆，但从制浆造纸备料固废中生产低聚木糖产品未见报道。其作为饲料添加剂主要表现在极好的促进肠道双歧杆菌增殖；很难为体内消化液所分解，提高排便速度；酸、热稳定性好，易于加工储存；减少有毒发酵产物和有害细菌的产生，增强免疫力；有效摄入量少；减少血氨浓度，增加矿物质吸收等功能。

山东龙力生物科技股份有限公司利用玉米秸秆生产低聚木糖及乙醇产品，并获得相关专利，但未涉及到制浆造纸备料固废原料。华侨大学公开了发明专利“从麦糟中同时制备阿魏酸、低聚木糖及乙醇的方法”(申请号201210330376.X)，涉及一种从麦糟中同时制备阿魏酸、低聚木糖及乙醇的方法，但该方法除未涉及制浆造纸备料固废外，而且方法中需要用乙醇蒸煮，与本方法相差较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用制浆造纸厂备料固废制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的方法，同时解决制浆造纸厂备料固废的处理问题，提高了纤维原料的综合利用率。

本发明技术方案的具体步骤如下：

1.将制浆造纸备料固废进行粗粉碎，过筛，保留40～80目之间的物料；

2.将过筛后的物料与浓度为0～1％的氢氧化钠溶液按照固液比1∶(5～15)混合，在常温、转速为500～800r/min条件下球磨1～8h，离心处理，分别收集液相和固相；

3.向固相中加水稀释，使其浓度为1～10％，并用醋酸调节至pH值为4.5～5.5，加入纤维素酶，加入量为100～500U/g固含量，控制反应体系温度为48～53℃，在转速为100～150r/min的条件下酶解24～72h，得到糖液；

4.糖液加入营养盐(NH₄)₂SO₄1g/L、MgSO₄1g/L、KH₂PO₄2g/L，调节pH值为6.5～7.5，高温灭菌20分钟并冷却后，接入酿酒酵母菌，接种量为0.1～1％还原糖量，控制反应体系温度为33～38℃，在转速为100～150r/min的条件下发酵24～72h，得到乙醇溶液；

5.将乙醇溶液在温度75～80℃下蒸馏制得乙醇产品；

6.蒸馏后余液加入木聚糖酶，加入量为50～300U/g固含量，控制反应体系温度为40～50℃，转速为100～200r/min的条件下酶解4～12h，制得低聚木糖溶液；

7.低聚木糖溶液经活性炭柱过滤脱色后，再经过蒸发浓缩干燥制得低聚木糖饲料添加剂产品。

本发明所述的制浆造纸备料废渣指苇末、稻麦草屑、木屑、树皮、竹屑、蔗髓等。

本发明具有如下优点：