[发明专利]一种冬油菜秸秆预处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于生物材料农作物秸秆加工技术领域，具体涉及一种冬油菜秸秆预处理工艺。

背景技术

冬油菜，民俗用语。是指生长过程中需要越冬的油菜，是指秋播或秋冬交际时播种至第二年春季及夏季收获的油菜。冬油菜的种植面积达到全国油菜种植面积的90％以上，大面积的油菜种植产生了更多的油菜秸秆，由于管理的不合理，超过80％的油菜秸秆被焚烧或者废弃，只有不到20％的油菜秸秆得到了合理的利用，具体表现为：直接粉碎还田当做肥料、打捆送往生物质电厂发电、用于食用菌生产、用于制备建筑装饰材料以及用于制作动物饲料。油菜秸秆作为一种重要的生物质资源，通过厌氧消化技术处理。在实现油菜秸秆减量化和资源化利用的同时，又可得到生物质能源-沼气。油菜秸秆主要是由纤维素、半纤维素、木质素组成，其化学性质稳定，难于降解，导致厌氧消化周期较长。因此，可以通过有效的方法对油菜秸秆进行处理。打破纤维素的晶体结构，从而提高厌氧消化效率。

经对现有技术的文献检索发现，李荣斌，董绪燕，魏芳，彭金华，江木兰，李光明，陈洪，张华山等报道了微波辅助NaOH预处理提高油菜秸秆酶解效率的研究，《可再生资源》，2012,30(7)，46-50。该文献报道了经微波预处理的油菜秸秆致密结构明显破坏，利于被纤维素酶水解。虽然该文献预处理后的油菜秸秆的酶解率得到了一定的提高，但是该文献微波处理成本较高，并不适用于大规模的油菜秸秆处理。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种处理成本低，可有效提高油菜秸秆酶解率的冬油菜秸秆预处理工艺。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种冬油菜秸秆预处理工艺，依次经过秸秆微米化粉碎、NaOH预处理、复合菌种酶解这三个步骤来实现冬油菜秸秆的预处理，具体包括如下步骤：

1)将自然风干的油菜秸秆粉碎成粒度85～225μm，过65～175目筛，得到秸秆粉ⅰ；

2)取步骤1)的秸秆粉ⅰ置于反应釜中，向其中加入其质量16～18倍的去离子水、18倍的5.4％～5.8％NaOH溶液，在53～57℃的条件下反应26～34min，并在功率150W，温度84～88℃条件下超声处理30～42min，真空抽滤，除去滤液，得到秸秆粉ⅱ；

3)将秸秆粉ⅱ、复合菌种、水按照重量比1:0.33～0.43:15～20的比例搅拌混合均匀，然后其质量0.15～0.18的纤维素酶，于恒温水浴中酶解22～26h，得到预处理冬油菜秸秆；所述的所述的复合菌种由黑曲霉Lw-09、木霉1号和白腐菌酶单独发酵后按照菌数比46～58:15～18:42～60的比例混合，粉碎，控制含水量17％，得到复合微生物菌剂，所述的复合微生物菌剂的有效活菌数为280亿/g；

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

1)本发明先对油菜秸秆进行微米化破碎处理，保证了纤维素、半纤维素、木质素能够有效地降解，提高其降解率。对秸秆粉采用NaOH溶液和超声的双重处理，促进了秸秆预处理工艺的速率。最后采用复合菌种对纤维素、半纤维素和木质素进行酶解，提高了酶解效率，使得其能够更多的降解，促进了油菜秸秆的利用率，同时减少了过多的秸秆废弃物对环境造成的污染以及资源的浪费。

2)本发明冬油菜秸秆预处理工艺中酶解率达到32.45％～36.79％，纤维素降解率45.6％～49.2％，半纤维素降解率34.7％～39.5％，木质素降解率43.7％～46.8％。

3)本发明冬油菜秸秆预处理工艺，对秸秆废弃物得到了充分的利用，经过处理的油菜秸秆用于肥料和饲料，促进了种植业和养殖业的产业发展，提高了经济效益，实现了农业资源的循环利用。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步地具体说明。应当理解，本发明的实施例并不局限于下面的实施例，对本发明所作的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明的保护范围。

实施例1

一种冬油菜秸秆预处理工艺，依次经过秸秆微米化粉碎、NaOH预处理、复合菌种酶解这三个步骤来实现冬油菜秸秆的预处理，具体包括如下步骤：

1)将自然风干的油菜秸秆粉碎成粒度85μm，过175目筛，得到秸秆粉ⅰ；

2)取步骤1)的秸秆粉ⅰ置于反应釜中，向其中加入其质量16倍的去离子水、18倍的5.4％NaOH溶液，在53℃的条件下反应26min，并在功率150W，温度84℃条件下超声处理30min，真空抽滤，除去滤液，得到秸秆粉ⅱ；