[发明专利]一种利用酮醇类预处理剂预处理木质纤维素的方法

说明书

本发明涉及一种利用酮醇类预处理剂预处理木质纤维素的方法，步骤A，将木质纤维素原料与酮醇类预处理剂的水溶液混合均匀，制得固液混合物；步骤B，对所述固液混合物进行热处理，制得预处理混合物；步骤C，将所述预处理混合物冷却，进行固液分离，得到固相预处理纤维素渣；其中，所述酮醇类预处理剂中含有羟基和酮基。本发明提供的方法实现酮醇类预处理剂的纤维素高效预处理，纤维素和半纤维素组分能够得到有效回收，且绿色环保，效率高，能与传统的丙酮、丁醇发酵与分离过程结合，具有工业化应用前景。

技术领域

本发明属于生物质炼制技术领域，具体涉及一种利用酮醇类预处理剂预处理木质纤维素的方法。

背景技术

为有效遏制随着温室气体排放加剧和环境恶化等问题，利用木质纤维素原料经过糖化和生物转化制备可再生能源和化学品受到日益关注。利用农业废弃物、林木资源废弃物等木质纤维素原料，通过预处理、酶解糖化、发酵、分离等手段，获得生物化学品的炼制链条中，制约技术发展的主要瓶颈之一是纤维质的预处理技术，通过合理的纤维质预处理方案，可以破坏木质纤维原料中纤维素的结晶结构，降低原料中木质素的聚合度，提高原材料的多孔性，有效增加酶解过程中酶与纤维底物的接触面积，提高纤维素酶解糖化效率。

在现有技术中，传统的木质纤维素预处理方法有化学法、物理法和生物法。其中，化学法预处理如酸碱法预处理木质纤维素后，会产生大量的酸碱废水，造成环境污染；物理方法如机械粉碎、蒸汽爆破等能耗较高，对设备要求高；生物法降解木质纤维素效率较低。

因此，目前亟需研究开发一种新型、高效、绿色、经济的木质纤维素预处理试剂及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种利用酮醇类预处理剂预处理木质纤维素的方法。该方法实现在酮醇类预处理剂溶液混合状态下的纤维素高效预处理，提供了纤维素和半纤维素组分的有效回收。该方法具有绿色环保，效率高，而且还能够与传统的丙酮-丁醇发酵与分离过程结合，具有工业化应用前景。

为此，本发明第一方面提供了一种利用酮醇类预处理剂预处理木质纤维素的方法，包括：

步骤A，将木质纤维素原料与酮醇类预处理剂的水溶液混合均匀，制得固液混合物；

步骤B，对所述固液混合物进行热处理，制得预处理混合物；

步骤C，将所述预处理混合物冷却，进行固液分离，得到固相预处理纤维素渣；

其中，所述酮醇类预处理剂中含有羟基和/或酮基。

本发明中，所述酮醇类预处理剂为含酮基化合物和羟基化合物的酮醇类混合物和/或含酮基和羟基的酮醇类化合物。

在本发明的一些具体实施例中，所述含酮基化合物选自一元脂肪酮、脂环酮、烯酮和芳香酮中的一种或多种，进一步优选所述含酮基化合物为丙酮。

在本发明的一些具体实施例中，所述羟基化合物选自C₁-C₂₀的醇类化合物中的一种或多种，进一步优选所述羟基化合物选自甲醇、乙醇、正丙醇、丁醇和戊醇中的一种或多种。

在本发明的一些具体实施例中，优选所述含酮基和羟基的酮醇类化合物选自 C₁-C₂₅的羟基酮化合物、羧酸和羧酸的衍生物，进一步优选所述含酮基和羟基的酮醇类化合物选自羟基丙酮、3-羟基-2-丁酮和2-羟基黄烷酮中的一种或多种。

在本发明的一些实施例中，基于酮醇类预处理剂的水溶液的总重量计，酮醇类预处理剂的水溶液中水的含量为0-99wt％，优选为20wt％-80wt％，进一步优选为20wt％-75wt％。

根据本发明的一些实施方式，所述酮醇类预处理剂的水溶液由丙酮-丁醇-乙醇发酵液分离制得，和/或，为含有丙酮与丁醇和/或乙醇的复配物的水溶液。