[发明专利]碱法预处理密化木质纤维素及生物转化的方法

说明书

本发明公开了一种碱法预处理密化木质纤维素及生物转化的方法。所述方法先将木质纤维素进行密化处理，制成压缩致密形状的木质纤维素，再加入碱性试剂和水，混匀，加热至30℃～200℃，进行碱法预处理，预处理结束后，调节预处理液的pH至酶最适pH，进行酶水解或/和发酵。本发明的碱法预处理对玉米秸秆之间的木质素和半纤维素之间的化学键进行破坏和脱除部分木质素，预处理后的密化木质纤维素具有致密结构，所占空间较小，吸水性差，便于后期运输和进一步处理应用。

技术领域

本发明属于生物炼制技术领域，涉及一种碱法预处理密化木质纤维素及生物转化的方法。

背景技术

木质纤维素是自然界中最普遍的可再生资源之一，具有产量丰富、来源广泛、廉价等优点，可以作为能源结构补充途径，缓解能源给经济带来的压力。但是由于木质纤维素生物炼制成本过高，至今仍未实现真正的大规模商业化应用。

原料运输储存的成本和预处理成本是木质纤维素生物炼制走向产业化的瓶颈问题之一。松散木质纤维素的密度在40～250kg/m³。运输和储存的成本超过总木质纤维素原料成本的50％以上。木质纤维素密化有效减少4～16倍木质纤维素占用空间，节约木质纤维素的50％以上运输和90％以上储存的成本(Campbell T J,et al.A packed bed AmmoniaFiber Expansion reactor system for pretreatment of agricultural residues atregional depots.Biofuels,2013,4(1):23-34)。另外，低密度的木质纤维素原料在预处理过程中占用体积大从而使得预处理过程中原料装载量低，预处理设备使用效率不高。密化的木质纤维素因致密结构能有效提升装载量，充分利用预处理设备体积、降低预处理成本。同时，密化木质纤维素因为都有统一的尺寸规格和外形，方便工厂机械化操作(Zhang Q,etal.Comparison of two pelleting methods for cellulosic ethanol manufacturing:ultrasonic vibration-assisted pelleting vs.ring-die pelleting.BiomassConversion and Biorefinery,2016,6(1):13-23)。

对于木质纤维素酶水解的效果，碱法预处理是非常有效的预处理手段之一。氢氧根离子破坏木质素和半纤维素分子间的酯键和醚键，更多的木质素被溶解在溶液中，曝露出的多聚糖与水解酶更加容易的结合提高酶水解效率(Significantly improvingenzymatic saccharification of high crystallinity index’s corn stover bycombining ionic liquid[Bmim]Cl–HCl–water media with dilute NaOHpretreatment.Bioresource Technology,2015,189:421-425.)。

松散秸秆不仅在运输和储存给工业生产带来巨大成本问题，而且在预处理和酶水解过程中均存在原料装载量低等问题，极大阻碍了木质纤维素炼制产业的发展。

发明内容

为解决现有木质纤维素运输成本高、预处理耗能高等问题，本发明提供一种碱法预处理密化木质纤维素及生物转化的方法。

本发明的技术方案如下：

碱法预处理密化木质纤维素的方法，具体步骤如下：

将木质纤维素进行密化处理，制成压缩致密形状的木质纤维素，加入碱性试剂和水，混匀，加热至30℃～200℃，进行碱法预处理。

碱法预处理的密化木质纤维素的生物转化方法，具体步骤如下：