[发明专利]一种利用农林废弃物制备左旋葡聚糖的方法

说明书

本发明公开了一种利用农林废弃物制备左旋葡聚糖的方法，包括如下步骤：S1：将粉碎后的农林废弃物与水按质量体积比1:5～1:20加入水热反应釜中；S2：向所述水热反应釜内充入CO₂，密封所述水热反应釜，使其在搅拌下升温至150℃～250℃，并保持10～50分钟；S3：冷却所述水热反应釜，收集反应产物，进行真空抽滤分离并干燥，得到水热预处理后的固体产物；S4：将所述固体产物置于热解反应器中，使其在CO₂氛围中热解；S5：分级冷凝后得到左旋葡聚糖浓度较高的液体产物。本发明结合CO₂氛围下的水热预处理和热解，促使农林废弃物向左旋葡聚糖的最大转化，并且克服生物质直接热解获得的生物油中左旋葡聚糖产率低的缺陷。

技术领域

本发明属于生物质能的利用技术领域，更具体地，涉及一种利用农林废弃物制备左旋葡聚糖的方法。

背景技术

生物质热解一般是指生物质在无氧或缺氧条件下受到高温加热，其高分子结构解聚而产生可燃气体、液体和固体的热化学转化过程。生物质热解工艺通常要求尽可能提高热解产物中生物油的比例。不同生物质在不同的热解条件下得到的生物油性质和组分差别很大，其中的一些成分具有较高的商业价值，通过优化热解工艺有可能实现这些产物的富集。

左旋葡聚糖作为一种极具潜力的新糖源，既可以加酸水解为葡萄糖后间接用于微生物发酵，也可以被真菌或细菌甚至构造基因工程菌直接代谢，目前已经在发酵上展现出良好的应用前景。此外，还可作为碳源，生产生物乙醇、丁二酸等。目前通过生物质直接热解制得的生物油中左旋葡聚糖的相对含量较低，产率较低。一些研究中的左旋葡聚糖产率仅为0.4%，无法进行后期提取利用。现有的许多研究利用催化剂对纤维素进行催化热解以提升左旋葡聚糖的产率，但面临着催化剂难以回收，环境污染等问题。因此，开发一种能够有效富集左旋葡聚糖的制备工艺极为重要。糠醛与左旋葡聚糖的生成是竞争反应，N2气氛下左旋葡聚糖更易向糠醛转化，造成左旋葡聚糖产量偏低。

申请号为2010100182410的国内专利公开了一种纤维素生物质定向热降解的方法，将纤维素生物质粉碎后，加入一定浓度的定向热解催化剂预处理，搅拌、过滤并用去离子水洗涤，在80℃~120℃下干燥，在250℃~600℃范围内进行快速降解，得到液体产物，主要含有糠醛、左旋葡烯糖以及左旋葡聚糖。申请号为2010105983152的中国专利公开了一种纤维素催化热解制备左旋葡聚糖的方法，本方法以铜粉为催化剂，将其和纤维素粉进行机械混合，在无氧条件下于280℃~450℃进行快速热解，对热解气进行冷凝后即可得到富含左旋葡聚糖的液体产物。但是以上两种制备方法均采用催化剂，并且后者采用氮气气氛下制备。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种利用农林废弃物制备左旋葡聚糖的方法，先将农林废弃物进行CO₂氛围下的水热预处理，再于CO₂氛围下热解，对挥发分进行分级冷凝，得到左旋葡聚糖浓度较高的液体产物。采用CO₂氛围代替传统的催化剂，工艺简单，成本低廉，避免了催化剂的选择、失活、回收困难、对反应容器腐蚀等问题，并且克服生物质直接热解获得的生物油中左旋葡聚糖产率低、提取成本高等缺陷，实现对农林废弃物的高值化利用。

为实现上述目的，提供一种利用农林废弃物制备左旋葡聚糖的方法，包括如下步骤：

S1：将粉碎后的农林废弃物与水按质量体积比1:5~1:20加入水热反应釜中；

S2：向所述水热反应釜内充入0MPa~2MPaCO₂，密封所述水热反应釜，使其在搅拌下升温至150℃~250℃，并保持10~50分钟；

S3：冷却所述水热反应釜，收集反应产物，进行真空抽滤分离并干燥，得到水热预处理后的固体产物；

S4：将水热预处理后的所述固体产物置于热解反应器中，使其在CO₂氛围中热解，热解温度为350℃~420℃；