[发明专利]一种预处理、酶解过程中调节高浓度底物pH的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预处理、酶解过程中调节高浓度底物pH的方法。

背景技术

为使第二代燃料乙醇具有经济竞争性，获得高浓度(>5％)的乙醇是一个前提条件，要达到高质量、高浓度的乙醇就需要在预处理和酶水解阶段进行高浓度底物处理，在整个操作流程中pH需要在不同阶段进行调节。

但液体或者低浓度流体很容易进行酸碱调节。但对高浓度的体系则很难。尤其是25％(w/v)以上的木质纤维素,吸水性很强，几乎没有游离的液体，传质很困难，导致pH调节在高浓条件下很难进行，而从经济成本考虑，高浓度的木质纤维素操作在生物能源领域又很多，如何调节高浓底物的pH是一个关键问题，pH的调节关系到预处理及酶解的成败。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种预处理、酶解过程中调节高浓度底物pH的方法。

本发明的技术方案如下：

一种预处理、酶解过程中调节高浓度底物pH的方法，步骤如下：

(1)将待调pH的高浓度底物取样，并记录取样量m，取出的样品加水稀释，稀释到质量浓度为5～15wt％，将稀释后的样品调节到目标pH，记录稀释后的样品调节到目标pH所用试剂的体积v；

(2)测待调pH的高浓度底物的总质量，将步骤(1)中取样量m、目标pH所用试剂的体积、待调pH的高浓度底物的总质量数据代入公式：计算待调pH的高浓度底物调节到目标pH所用试剂的体积V；

式中，W为待调pH的高浓度底物的总质量，单位：g

V为待调pH的高浓度底物调节到目标pH所用试剂的体积，体积单位，ml

v＝稀释后的样品调节到目标pH所用试剂的体积，体积单位，ml

m为取样量，单位：g

(3)将步骤(2)计算得到的待调pH的高浓度底物调节到目标pH所用试剂的量加入待调pH的高浓度底物中，充分搅拌混合均匀，即完成高浓度底物pH的调节。

根据本发明，优选的，步骤(1)中取样量m为5～10g。

根据本发明，优选的，步骤(1)中稀释后的底物质量浓度为5～10wt％。经过无数次实验证明，在这个浓度范围有游离液体，调节pH较容易。

根据本发明，优选的，步骤(1)中高浓度底物质量浓度为25～40wt％。

根据本发明，优选的，调节到目标pH所用试剂为氢氧化钠、碳酸氢钠、盐酸或硫酸。

本发明优选的，所述硫酸质量浓度为70～98wt％。

根据本发明优选的，将高浓度底物从pH为11～12调到pH为5～5.5，所用试剂为72％的硫酸。

如果需要处理的总木质纤维素量大可以用98％的浓硫酸。pH5～5.5为纤维素酶和半纤维素酶水解的最佳pH。

根据本发明，优选的，为了使pH调节充分均匀，步骤(3)，搅拌混合均匀后进行进行静置4～7h。

本发明的有益效果如下：

本发明利用已知小量的高浓底物稀释后所需的酸碱量来计算总的样品所需要的酸碱量。然后可以直接将所需酸碱和需要调节的高浓底物直接混合，充分搅完全拌，使整个体系均一。这样即可使pH调节到目的值。本法可行的另一个原因是，开始只有部分底物水解，但随着液体的释放，固体浓度逐渐降低，传质问题越来越小。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

一种预处理、酶解过程中调节高浓度底物pH的方法，步骤如下：

(1)将待调pH的高浓度底物取样，高浓度底物质量浓度为25～40wt％。并记录取样量m，取样量m为5g，取出的样品加水稀释，稀释到质量浓度为6wt％，将稀释后的样品调节到目标pH，将高浓度底物从pH为11.2调到pH为5.2，所用试剂为72％的硫酸，记录稀释后的样品调节到目标pH所用试剂(72％的硫酸)的体积v；

(2)测待调pH的高浓度底物的总质量，将步骤(1)中取样量m、目标pH所用试剂的体积、待调pH的高浓度底物的总质量数据代入公式：计算待调pH的高浓度底物调节到目标pH所用试剂的体积V；

式中，W为待调pH的高浓度底物的总质量，单位：g

V为待调pH的高浓度底物调节到目标pH所用试剂的体积，体积单位，ml

v＝稀释后的样品调节到目标pH所用试剂的体积，体积单位，ml

m为取样量，单位：g