利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法技术

本发明专利技术涉及利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法，属农林废弃物资源综合利用领域。更具体涉及一种浓硫酸法催化水解秸秆时产生糖液的利用途径和脱除硫酸时产生沉淀物的利用途径。做法流程是秸秆粉碎‑硫酸液化‑四聚糖水解‑石灰中和‑过滤分离得滤液和滤渣，滤液‑脱毒‑饲料糖液‑干燥‑饲料糖粉；滤液‑干燥‑盐碱土改良剂。本发明专利技术大规模利用了秸秆资源，产品饲料糖和盐碱土改良剂均有广泛大量用途，有望产生较好的社会效益。

【技术实现步骤摘要】
利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法
本专利技术涉及农林副产品资源综合利用领域，涉及秸秆浓硫酸催化水解生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法，具体是一种利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法。
技术介绍
全世界有植物秸秆数百亿吨。我国每年产生秸秆近9亿吨，未利用的约2亿吨。秸秆资源化利用成为科学家、政府和企业家及农民的不时话题：秸秆还田一部分、秸秆发电一部分、做饲料一部分、秸秆做肥料一部分、南方做沼气一部分、后进村屯农民薪柴一部分、加工与干馏做燃料一部分，…各地利用量在70%-85%，仍有15%-30%未被利用。这些处理方法也遇到一些问题，如秸秆还田遇到秸秆需2-3年才能腐败、病虫害泛滥问题；秸秆发电遇发热量低成本缺竞争力问题；做沼气遇气候条件问题等等，成为农民、政府的愁事、烦心事儿：因无地存放，又无法焚烧，影响整地耕种，烧了又污染环境，有大量秸秆的地区，如北方和东北地区，秸秆资源化、无害化利用，就成为当地农民、企业家、政府和社会的重大课题。根据国家规划到2020年秸秆综合利用率要达到85%以上，任重道远。对秸秆的化学利用，人们常常针对其含量最丰富的纤维素，在石油能源出问题的情况下，人们又顾及液体能源，把纤维素转化成乙醇就成为秸秆利用的首选。历时近三十年，人们实验了各种办法，如酸法，生物酶法等，都因成本高，污染大，不能被社会认可。使人们不得不再思考秸秆资源化的新途径，来适应社会发展的新需求。畜牧业养殖业是以能量和蛋白为支撑，它们的存在关乎人类自己的生存。能持续提供能量和蛋白是农林产物，过去人们注重果实，忽视秸秆，是因为人类不能直接利用秸秆做食物，只是利用畜牧养殖业的产品肉、鱼、蛋、奶和农业的米、面、油、菜做食物，间接利用着阳光、土地、空气、水带给人类的能量和蛋白质，使人类得以生存繁衍。随着社会的发展，人口增加和生活水平的提高，人类对能量和蛋白的需求，也要提高到一个新水平。畜牧饲料水平的提高就是一个方面，增加容易吸收的能量，提高饲料的适口性，是饲料水平提高的方向。发酵工业生产乙醇、Vc、多种氨基酸与蛋白质……时，也需要大量糖源。这些糖源目前是由粮食的淀粉经糖化酶液化生成，为了保证粮食安全，糖类来源理所当然的转向原来的废弃物秸秆。全国盐碱化土地面积约为14.8亿亩，其中不能长植物的盐碱土面积为5.5亿亩，残余盐碱土约6.7亿亩，这还没有算上约2.6亿亩的潜在盐碱土。我国北方由于干旱形成大量盐碱地，造成大量土地资源不能利用，土壤PH值高达8-10。不能种植农作物，也不能生长树木，不能覆盖植被，也助长了沙尘暴的形成。盐碱土的治理为保证我国食品安全，扩大可用土地资源量具有重大意义，，对改善我国生态环境也同样具有重大意义。盐碱土的治理方法，科学家已有成熟的理论和经验：即石膏灭碱和增加腐殖质。但由于不能同时大量提供硫酸钙和腐殖质，我国干旱地区治理盐碱土进展缓慢，甚至治理速度不如新生成盐碱地的速度。专利技术专利201010532814.1无需预处理的纤维素乙醇内循环生产法的中间品滤渣和滤液的化学成分则能同时满足上述需求，本专利技术推出一种其大规模转化成饲料糖粉和盐碱土改良剂的联合生产技术。秸秆的化学成分是由纤维素、半纤维素和木质素构成，其利用难点在于半纤维素与木质素对纤维素的包裹和木质素的大规模利用两大问题。到目前这两大难点解决的都不尽如人意：处理半纤维素与木质素包裹，仍需消耗大量能量，大大充减了所得能源产品所产能量，使秸秆利用价值缺乏竞争力，进行预处理的秸秆产生对酵母有害的物质又影响能源物质如乙醇的得率和发酵速度，使产乙醇过程大大延长、效率低下。至今尚未获得廉价高效的酶催化剂，是生物法没能实施的另一主因。所产乙醇成本居高不下，无法与玉米乙醇竞争。本专利技术为解决我国和世界秸秆大规模利用问题提供一种新的技术，以解决农民处理秸秆的难题，产品为饲养业和生物发酵业提供饲料糖源，联产品为盐碱土治理提供有效的改良剂。秸秆成分中含有丰富的纤维素和半纤维素，其水解的产物是葡萄糖和木糖，是良好的饲料糖源和发酵糖源。糖饲料的生产将给我国的畜牧业或微生物发酵行业引入新的原料来源。也将形成一个新的原料产业。我国地处欧亚大陆东部，受北极寒流干旱条件影响，在蒙古高原周边形成大量盐碱地。数量在我国达14.8亿亩之多，严重影响这些地区的农林业及这些地区的经济发展。对盐碱土的治理，已经有成熟办法，就是石膏脱碱加上腐殖质还田。之前我国改良盐碱土是用石膏。石膏的化学成分硫酸钙能灭碱但需粉碎施用，增加了成本，且无腐殖质，尚需增加有机肥料，近期用磷石膏治碱，也有缺乏腐殖质的问题。苦于该地区硫酸钙资源及腐殖质资源缺乏，加上干旱条件，我国盐碱土面积有扩展之势，也成为沙尘暴的一个形成因素。本专利技术利用硫酸法处理秸秆生产饲料糖时的另一下脚料硫酸钙和木质素混合物的改土性能，直接生成盐碱土改良剂，为我国北方大量盐碱土地改造提供有效的原料。本专利技术用硫酸处理秸秆的下脚料制成盐碱土改良剂，即有灭碱的硫酸钙又含腐殖质的前体木质素的双效作用，还有产量大、施用方便的优势，使我国5.2亿亩盐碱地改良提供新的原料。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种能解决农民处理秸秆的难题，产品为饲养业和生物发酵业提供饲料糖源，联产品为盐碱土治理提供有效的改良剂的利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法。技术方案：一种利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法，其特征是：Ⅰ、秸秆经粉碎、液化、水解、中和、分离的过程获得滤液和滤渣：做法是：农林副产物秸秆粉碎后，用72%左右浓度的硫酸，以1:2-3的质量比拌入，常温搅拌0.5-1小时，通过胶体磨强化，至混合物呈糊状，陈化3小时后，加入5-10倍体积量的脱盐水，升温至100℃搅拌下水解4小时，移入有气体回收装置的中和罐，搅拌下加入生石灰粉，至PH为10，加适量水以保持其流动性，进过滤器分离得滤液和滤渣；Ⅱ、滤液经离子交换处理，得脱毒糖液，是含糖总量7%-9%的混合糖液，不需分离木糖即可做添加剂掺入饲料或做动物饮料，提供能量和改善口感；也可做工业发酵培养基糖源，生产乙醇等产品，是不需酶解和发酵速度快的新型糖源；脱毒糖液也可100℃-110℃喷雾干燥，得到含葡萄糖70%-80%，木糖5%-25%，其它糖1%-10%的干燥饲料糖粉剂，更方便保管、运输和使用；Ⅲ、滤渣经100℃-120℃干燥得含硫酸钙75%-85%、含木质素10%-30%的混合物粉剂，可以直接施入盐碱土地，脱除其碱性和增加有机质，是施用方便、效果优良的新型盐碱土改良剂。进一步的，Ⅰ、秸秆粉碎：将干燥玉米秸秆等农林废弃物用秸秆粉碎机粉碎到粒度5mm以下；Ⅱ、液化：向粉碎的秸秆粉喷洒度20-35℃、浓度72%的硫酸温度20-35℃，搅拌充分润湿0.5-1小时后，进胶体磨强化均质，陈化3小时，得胶状物；Ⅲ、水解：向胶状物中加5-10倍量脱盐水，搅拌加热至95℃-100℃，水解4小时，得悬浊液，补加适量水；Ⅳ、中和：在有气体回收装置的中和罐里加入石灰粉，搅拌中和到PH为10，加适量水搅拌成能流动的固液混合物；Ⅴ、过滤：固液混合物泵入盘式过滤机分离溶液和滤渣，将滤渣用水洗涤，洗液与滤液合并，得到水解糖液；Ⅵ、脱毒：水解糖液通过离子交换脱毒处理，得脱毒糖液；含糖量7%-9%可直接掺入饲料或做动物饮料，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法，其特征是：Ⅰ、秸秆经粉碎、液化、水解、中和、分离的过程获得滤液和滤渣：做法是：农林副产物秸秆粉碎后，用72%浓度的硫酸，以1:2‑3的质量比拌入，常温搅拌0.5‑1小时，通过胶体磨强化，至混合物呈糊状，陈化3小时后，加入5‑10倍体积量的脱盐水，升温至100℃搅拌下水解4小时，移入有气体回收装置的中和罐，搅拌下加入生石灰粉，至PH为10，加适量水以保持其流动性，进过滤器分离得滤液和滤渣；Ⅱ、滤液经离子交换处理，得脱毒糖液，是含糖总量7%‑9%的混合糖液，不需分离木糖即可做添加剂掺入饲料或做动物饮料，提供能量和改善口感；也可做工业发酵培养基糖源，生产乙醇等产品，是不需酶解和发酵速度快的新型糖源；脱毒糖液也可100℃‑110℃喷雾干燥，得到含葡萄糖70%‑80%，木糖5%‑25%，其它糖1%‑10%的干燥饲料糖粉剂；Ⅲ、滤渣经100℃‑120℃干燥得含硫酸钙75%‑85%、含木质素10%‑30%的混合物粉剂，即盐碱土改良剂。

【技术特征摘要】
1.一种利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法，其特征是：Ⅰ、秸秆经粉碎、液化、水解、中和、分离的过程获得滤液和滤渣：做法是：农林副产物秸秆粉碎后，用72%浓度的硫酸，以1:2-3的质量比拌入，常温搅拌0.5-1小时，通过胶体磨强化，至混合物呈糊状，陈化3小时后，加入5-10倍体积量的脱盐水，升温至100℃搅拌下水解4小时，移入有气体回收装置的中和罐，搅拌下加入生石灰粉，至PH为10，加适量水以保持其流动性，进过滤器分离得滤液和滤渣；Ⅱ、滤液经离子交换处理，得脱毒糖液，是含糖总量7%-9%的混合糖液，不需分离木糖即可做添加剂掺入饲料或做动物饮料，提供能量和改善口感；也可做工业发酵培养基糖源，生产乙醇等产品，是不需酶解和发酵速度快的新型糖源；脱毒糖液也可100℃-110℃喷雾干燥，得到含葡萄糖70%-80%，木糖5%-25%，其它糖1%-10%的干燥饲料糖粉剂；Ⅲ、滤渣经100℃-120℃干燥得含硫酸钙75%-85%、含木质素10%-30%的混合物粉剂，即盐碱土改良剂。2.根据权利要求1所述的利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法，其特征是：Ⅰ、秸秆粉碎：将干燥玉米秸秆等农林废弃物用秸秆粉碎机粉碎到粒度5mm以下；Ⅱ、液化：向粉碎的秸秆粉喷洒度20-35℃、浓度72%的硫酸温度20-35℃，搅拌充分润湿0.5-1小时后，进胶体磨强化均质，陈化3小时，得胶状物；Ⅲ、水解：向胶状物中加5-10倍量脱盐水，搅拌加热至95℃-100℃，水解4小时，得悬浊液，补加适量水；Ⅳ、中和：在有气体回收装置的中和罐里加入石灰粉，搅拌中和到PH为10，加适量水搅拌成能流动的固液混合物；Ⅴ、过滤：固液混合物泵入盘式过滤机分离溶液和滤渣，将滤渣用水洗涤，洗液与滤液合并，得到水解糖液；Ⅵ、脱毒：水解糖液通过离子交换脱毒处理，得脱毒糖液；含糖量7%-9%可直接掺入饲料或做动物饮料，而不需分离木糖；Ⅶ、滤渣干燥：滤渣进干燥机在100℃-120℃干燥成粉，并计量装袋，称作盐碱土改良剂；以10%的量，拌入p...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贵彬，李文华，刘秋玲，
申请(专利权)人：刘贵彬，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23