[发明专利]一种降低纤维素结晶度的方法

说明书

一种降低纤维素结晶度的方法，本发明涉及降低纤维素结晶度的方法。本发明要解决现有木质纤维素类原料生产燃料乙醇的水热预处理过程中存在预处理后纤维素结晶度升高，不利于后续发酵过程的问题。方法：一、将纤维素与Fe³⁺溶液混合，搅拌均匀，得到混合物；二、将混合物置于水热反应釜内胆中，在N₂气氛、一定压力及转速下，搅拌均匀，然后将反应釜升温，在N₂气氛、一定压力及温度下保温，最后将反应釜置于冷水中冷却至室温；三、打开反应釜，得到固液混合物，将固液混合物抽滤，得到固体粗品并冲洗，然后干燥，即完成降低纤维素结晶度的方法。本发明用于一种降低纤维素结晶度的方法。

技术领域

本发明涉及降低纤维素结晶度的方法。

背景技术

农业废弃物是通过植物光合作用合成的有机物，主要组分是木质纤维素生物质。全世界农作物每年会产生大约2000亿t农业废弃物，其中可收集利用的有很多，如农作物秸秆，稻壳，玉米芯，甘蔗渣等。但目前，大部分农业废弃物除小部分用作造纸、牲畜饲料和燃料等用途之外，绝大部分都被丢弃于农田或就地焚烧，既浪费资源，又污染环境。

近年来，由于能源环境问题日益严峻，清洁、可再生的生物质燃料受到社会各界的广泛关注。以废弃的纤维素类物质生产乙醇等燃料不但能够减轻环境负担，更有利于缓解传统化石能源消耗的压力；同淀粉乙醇相比，纤维素乙醇生产还具有不与人争粮、不与粮争地的优势。因此，合理开发利用纤维素类生物质原料生产燃料乙醇在能源安全战略、经济和生态环境保护等方面都具有重要的意义。

利用木质纤维素类原料生产燃料乙醇主要经历以下三个过程：预处理，酶水解，乙醇发酵。其中，预处理的目的是提高木质纤维素原料的酶解糖化效率，从而获得更高的燃料产量。现有的主要预处理方法如生物预处理、酸预处理、碱预处理、蒸汽爆破预处理、水热预处理等，其过程都是通过消除或减弱半纤维素和木质素在结构上对纤维素的包裹和覆盖，提高纤维素酶与纤维素直接接触面积来提高纤维素酶解效率。实际上，纤维素本身的结晶度对酶催化水解纤维素的影响也很大，而现有的预处理方法对降低纤维素结晶度的影响有限，甚至一些预处理方法还会增加纤维素的结晶度，这对纤维素的水解十分不利。处理条件相对温和、无酸碱化学添加剂的水热预处理为例，预处理前后纤维素的结晶度没有显著变化，甚至有时还会有所升高。

发明内容

本发明要解决现有木质纤维素类原料生产燃料乙醇的水热预处理过程中存在预处理后纤维素结晶度升高，不利于后续发酵过程的问题，而提供一种降低纤维素结晶度的方法。

一种降低纤维素结晶度的方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、将纤维素与Fe³⁺溶液混合，搅拌均匀，得到混合物；

所述的纤维素的质量与Fe³⁺溶液的体积比为1g:(8～10)mL；所述的Fe³⁺溶液的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L；

二、将混合物置于水热反应釜内胆中，在N₂气氛、压力为0MPa～0.20MPa及转速为80rpm～100rpm的条件下，搅拌均匀，然后将反应釜升温至110℃～150℃，在N₂气氛、压力为0MPa～0.20MPa及温度为110℃～150℃下保温20min～60min，最后将反应釜置于冷水中冷却至室温；

三、打开反应釜，得到固液混合物，将固液混合物抽滤，得到固体粗品并冲洗，然后在温度为105℃下干燥，即完成降低纤维素结晶度的方法。

本发明的有益效果是：本发明能够有效降低纤维素结晶度，且可应用于水热预处理木质纤维素原料的过程，能够在不提高能耗，甚至有所降低的基础上，降低了纤维素组分的结晶度。

1.本发明能够在预处理过程中降低纤维素结晶度，降低率为5％～7％，有利于后续发酵过程的进行；