[发明专利]一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备木糖和葡萄糖的方法，特别涉及一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法。

背景技术

随着能源的短缺和环境等问题的不断突出，生物质作为可以转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。在地球上丰富的生物质资源中，以木质纤纤维类生物质制备液体燃料最受人们关注。

木质纤维类生物质制备液体燃料的方法是把该原料中的半纤维素、纤维素水解成木糖、葡萄糖等单糖，通过水相催化缩合、脱水-氢化-异构合成液体燃料。由木质纤维类生物质原料制备木糖、葡萄糖等单糖是其制备液体燃料的前提。但由于原料中的纤维素与半纤维素和木素紧密连接在一起，使得其性质稳定，不易被纤维素酶破坏，因此需要对生物质原料进行预处理。预处理能够部分降解半纤维素和/或木素，打破半纤维素和木素形成的网状结构，使纤维素与半纤维素和木素分离，提高基质的孔隙率，以期提高其酶解可及度，进而提高酶解效率。

蔗渣作为制糖工业的主要副产品，是一种重要的可再生生物质资源，由于其来源集中、产量大且富含纤维素、半纤维素，可满足高附加值产品的生产，因此蔗渣是由木质纤维类生物质原料制备木糖、葡萄糖的优质原料。目前常用的预处理方法有酸法预处理、碱法预处理、有机溶剂预处理及离子液体预处理等。尽管它们可以有效地抽提部分半纤维素和/或木素，进而提高后续纤维素的酶解反应，但其生产成本高、废水污染环境。找到一种廉价、环境友好型的预处理方法刻不容缓。

发明内容

本发明提供一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法，其可替代酸、碱、有机溶剂和离子液体，提高蔗渣等生物质原料制备木糖和葡萄糖的转化率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

(1)将蔗渣原料与水置于密闭反应器中，通入1～7MPa CO₂，在140～180℃下反应20～100min，分离，得到预处理液与预处理残渣；

(2)步骤(1)所得的预处理残渣中加入缓冲液和复合纤维素酶，进行酶解，灭活，分离，得到酶解液与酶解残渣；

(3)步骤(1)中所得的预处理液和步骤(2)所得的酶解液，即为富含木糖和葡萄糖产物的溶液。

上述方法中，步骤(1)中所述蔗渣原料为从糖厂取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，经风干后搓丝、粉碎得到。

上述方法中，步骤(1)中所述蔗渣原料与水的质量比例为1:5～10。

上述方法中，步骤(1)所述分离为真空抽滤或离心。

上述方法中，步骤(2)所述酶解反应时间为48～72小时，温度为45～55℃，转速为100～200转/分，缓冲液的pH为4.5～6.0，复合纤维素酶相对于预处理后残渣绝干质量的用量为10～20FPU/克。

上述方法中，步骤(2)所述缓冲液为乙酸-乙酸钠缓冲液。

上述方法中，步骤(2)所述酶解过程完成后需对其进行5～15min的灭活处理。

上述方法中，步骤(2)所述分离为真空抽滤或离心。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

1、本发明可替代传统的酸、碱、有机溶剂等预处理方法，预处理残渣进行后续酶解不需要经过水洗，无残留污染物。

2、本发明可在较高固液比条件下进行预处理。

3、本发明可得较高的木糖、葡萄糖和总糖收率。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

所用蔗渣原料取自糖厂，经风干、搓丝、粉碎处理后其粒径<1毫米，其组分为葡聚糖37.22％，木聚糖24.60％，阿拉伯聚糖1.54％，半乳聚糖0.55％，灰分4.59％。

预处理液中木糖或葡萄糖含量用离子色谱法分析，其木糖或葡萄糖的计算方法如下：

式中Y_酶表示单糖得率(克/100克原料)；C_酶表示预处理液中单糖的浓度(g/L)；V_酶表示预处理液的体积(L)；M_酶表示酶解所用预处理残渣的质量(g)；W表示预处理残渣得率(％)。

实施例1