[发明专利]一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法

说明书

本发明公开了一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，包括以下步骤：(1)将柠条粉碎过20目筛，用稀弱碱溶液浸泡10‑24h，风干至含水量10‑20％。(2)将步骤(1)得到的物料进行汽爆预处理。(3)酶解：底物添加量15‑25％，酶添加量10‑50FPU/g纤维素。本发明能有效提高柠条的汽爆预处理效果，并降低汽爆过程中对设备的损害，方法简单，成本低。

技术领域

本发明属于生物燃料领域，涉及一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法。

背景技术

利用柠条等灌木开发生物能源一方面有利于降低是由资源的过度开发，另一方面，将价格便宜且含量富丰的柠条生产生物乙醇，经济效益显著，市场前景广阔。

柠条是中国西北、华北、东北西部水土保持和固沙造林的重要树种之一。耐旱、耐寒、耐高温，是干旱草原、荒漠草原地带的旱生灌丛。在黄土丘陵地区、山坡、沟岔也能生长。在肥力极差，沙层含水率2～3％的流动沙地和丘间低地以及固定、半固定沙地上均能正常生长。即使在降雨量100毫米的年份，也能正常生长。柠条为深根性树种，主根明显，侧根根系向四周水平方向延伸，纵横交错，固沙能力很强。柠条不怕沙埋，沙子越埋，分枝越多，生长越旺，固沙能力越强。每年柠条都会产生大量枯枝落叶，造成资源的浪费。

蒸汽爆破是一种对生物质进行预处理的技术，能有效破坏生物质的顽固性结构。蒸汽爆破主要适用于禾本科植物及部分树种的外皮软木，对硬木的处理效果较差，并且会对汽爆设备造成损害。笔者在研究中发现，普通的汽爆预处理方法对柠条的预处理效果较差，并且对蒸汽爆破设备中的密封气垫破坏很大。本研究就是为解决这个问题，设计了一种优化方法。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法。意在提高蒸汽爆破对柠条的预处理效果，提高柠条的降解效率。

为实现上述目的，本发明采用了一下技术方案：

一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，包括以下步骤：

(1)蒸汽爆破前处理：将晾干的柠条粉碎过20目筛，用稀弱碱溶液浸泡10-24h后，风干至水分含量10％-20％。

(2)蒸汽爆破处理：称取步骤(1)所得的物料称量200g至汽爆设备5L反应缸中，汽爆反应条件为压力2.2MPa-2.8MPa，持续时间4-8min，瞬间爆破。

(3)由步骤(2)所得的物料使用去离子水反复清洗抽滤后烘干粉碎过40-80目筛，

(4)将步骤(3)得到的物料进行酶解，酶解体系为20ml，固体添加量15-25％(w/w)，酶解条件：转速220-240rpm，温度48-53℃，时间24-72h。

根据一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，步骤(1)物料为柠条，稀碱溶液优选为NaHCO₃稀溶液，浸泡时间优选为18h，水分烘干优选为20％。

根据一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，步骤(2)中反应缸为5L，汽爆条件优选的条件为2.5MPa，持续时间8min。

根据一种提高柠条蒸汽爆破效果的方法，步骤(3)中优选使用的去离子水清洗，过60目筛。

根据秸秆发酵生产生物饲料的方法，步骤(4)优选的酶解条件为转速240rpm，温度50℃，时间48h。

本发明的的积极意义

1.本发明通过在汽爆预处理前将柠条粉碎并用稀碱溶液浸泡，使柠条的粒径变小，提高蒸汽爆破过程蒸汽对柠条内部的渗透，使用碱溶液浸泡，略微降低了木质素含量。

2.本发明通过优化汽爆条件，使硬木的更加紧密的结构破坏，使得更多的纤维素酶结合位点暴露，更利于酶解。