[发明专利]一种从甘蔗渣分离纤维素并酶解的方法

说明书

本发明公开了一种从甘蔗渣分离纤维素并酶解的方法，分离纤维素的操作包括将甘蔗渣、乙醇水溶液和氯化铜混合均匀，130～180℃保温处理，分离得到预处理液和纤维素。向纤维素中加入缓冲液、纤维素酶进行酶解，得到葡萄糖液。本发明分离纤维素的条件温和，可以有效脱除甘蔗渣中的大部分半纤维素和部分木质素，保留纤维素，可以获得高质量的纤维素。制备得到的纤维素中，半纤维素和木质素含量低，降低了半纤维素和木质素对酶解的影响，初步提高了酶解效率，更有利于作为纤维素酶酶解的原料使用。

技术领域

本发明涉及一种生物质高效转化与利用技术领域，尤其涉及一种氯化铜催化乙醇预处理从甘蔗渣分离纤维素的方法，本发明还涉及进一步将纤维素酶解为葡萄糖的方法。

背景技术

随着化石能源的减少、环境的污染以及环保意识的增强，迫使人们寻找一种新的清洁能源。生物质能作为其中的一种引起了人们的重视。在丰富的生物质资源中，木质纤维类生物质种类多、易获取。以木质纤维类生物质制液体燃料，不仅是对废弃物的资源化利用，还对我国能源安全具有重要意义，备受人们关注。但由于木质素类生物质中的纤维素与半纤维素和木质素紧密连接在一起，结构稳定，这导致难以有效分离其中的纤维素，影响纤维素的进一步利用。因此在进行生物质资源转化时需要对其进行预处理，破坏其紧密结构，去除其中的木质素，在酶解过程中把半纤维素、纤维素水解成木糖、葡萄糖等单糖，通过发酵生产乙醇。

目前比较常见的预处理方法有酸预处理、碱预处理、有机溶剂预处理以及离子液体预处理。其中，基于乙醇溶液的有机溶剂预处理因其可回收循环利用、低毒性和可产生易于酶解的预处理残渣等优点而受到学者们青睐。通常，基于乙醇的有机溶剂预处理所提供的条件不足以使木质纤维类生物质中的木质素和半纤维素被降解，还需要通过添加酸性或碱性催化剂，从而脱除大部分半纤维素和木质素，打破原有的致密结构，提高纤维素酶的可及性，利于纤维素后续的利用。

发明人在CN109457000A中公开了将蔗渣原料与一定量的金属盐溶液(MgCl₂水溶液、FeCl₂水溶液、ZnCl₂水溶液、CuCl₂水溶液、AlCl₃水溶液、CrCl₃水溶液和FeCl₃水溶液中的任意一种)置于密闭反应器中，在150～170℃下反应5～15min进行预处理，去除了部分木素和半纤维素。研究表明这种处理对木素和半纤维素的去除效果一般，有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种从甘蔗渣分离纤维素并酶解的方法。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一个方面，提供：

一种从甘蔗渣分离纤维素的方法，包括如下步骤：将甘蔗渣、乙醇水溶液和氯化铜混合均匀，130～180℃保温处理，分离得到预处理液和预处理蔗渣，所述预处理蔗渣即分离得到的纤维素。

在一些实例中，甘蔗渣、乙醇水溶液的混合比为1g：8～15 mL，甘蔗渣按绝干质量计。

在一些实例中，所述乙醇水溶液的浓度为40～75%( v/v)。

在一些实例中，所述乙醇水溶液的浓度为60%( v/v)。

在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.005～0.1 mol/L。

在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.01～0.05 mol/L。

在一些实例中，所述氯化铜的终浓度为0.025～0.05 mol/L。

在一些实例中，所述保温处理的时间为5～40 min。

在一些实例中，所述保温处理的时间为10～20 min。

在一些实例中，所述保温的温度为160～180℃。