一种低结晶纤维的提取制糖工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种低结晶纤维的提取制糖工艺，将木质纤维素制成浆料，然后采用超频振动筛网进行筛分，分离掉结晶纤维，得到低结晶纤维水溶液，固液分离后采用纤维素酶对固态物料进行酶水解，得到葡萄糖。本发明专利技术工艺更好地实现农林秸秆类生物质的综合利用，提高农副产物的利用率，解决环境及土地的问题；对低结晶纤维进行分离提取，做到物尽其用；利用低结晶纤维具有比表面积大、物理尺寸小及水溶液传质效果好，非常适用于进行酶解糖化，可以降低酶用量及提高固液比，降低酶解成本。

Extraction and Sugar Making Technology of Low Crystalline Fiber

The invention discloses a sugar extraction process for low crystalline fibers, in which lignocellulose is made into pulp, and then the crystal fibers are separated by using an over-frequency vibrating screen to obtain an aqueous solution of low crystalline fibers. After solid-liquid separation, the solid material is hydrolyzed by cellulase to obtain glucose. The process of the invention can better realize the comprehensive utilization of agricultural and forestry straw biomass, improve the utilization ratio of agricultural by-products, solve the problems of environment and land, separate and extract low crystalline fibers to make the best use of the materials, and utilize low crystalline fibers with large specific surface area, small physical size and good mass transfer effect of aqueous solution, which are very suitable for enzymatic hydrolysis and saccharification, and can reduce the amount of enzymes and the amount of enzymes. Improve solid-liquid ratio and reduce the cost of enzymatic hydrolysis.

【技术实现步骤摘要】
一种低结晶纤维的提取制糖工艺
本专利技术属于生物化工领域，特别涉及一种低结晶纤维的提取制糖工艺。
技术介绍
我国能源消耗70％自于化石能源，但我国的化石资源在全球的占比较低，石油、天然气及煤分别占全世界同类型的资源的1.2％、1.3％及13.9％。化石资源是不可再生资源，其开发利用会对空气、土壤及水资源等环境造成难以挽回的破坏，其中尤其以温室效应加剧带来的厄尔尼诺气象尤为严重。由于我国化石资源资源短缺，人均能源远低于世界平均水平，且我国已成为世界原油进口第一大国，对外依赖程度严重，这严重影响我国经济社会的可持续发展。因此开发绿色、可持续的资源能源，得到了科学界和政府的高度重视。将丰富的木质纤维素类资源利用起来就是一条切实可行的办法。生物质精炼应当从环境和国情出发，我国是一个农业大国，每年都会副产将近8.2亿吨的秸秆类农林副产物，但是利用率很低，如果找到一种切实可行的高效利用方法，将创造企及可观的经济价值，并且也解决了副产物的去向问题，可以减少我国的环境污染，同时也能为农民解决一大困扰。传统的生物质精炼工艺是将三大组分进行分离，然后分别加以利用，其中纤维组分被用来酶解发酵产纤维乙醇。但现如今木质纤维素类生物质制备纤维乙醇难以实现工业化，一个主要原因是纤维的酶解成本居高不下。所以需要寻找一种能提高酶解效率，并且能降低酶用量的精炼工艺。秸秆类生物质相比较于针叶木或是阔叶木具有一个特点，植物的细胞壁中含有较多的杂细胞，主要包括：薄壁细胞、射线细胞及表皮细胞等。在工业化预处理或是制浆厂制浆时，这些细胞的细胞壁以低结晶纤维的形式脱落。低结晶纤维同样的由纤维素、半纤维素、木质素这三大素所构成，其中纤维素占比为40％～60％，具有丰富的六碳糖资源。同时低结晶纤维具有以下特点，该种纤维的物理尺寸较小，纤维水溶液的粘度低、流动性及传质效果佳，整体的比表面积高，这些特点构成了低结晶纤维具有较高的酶解效率。但是现有方法木质纤维素经制浆后，直接或者粗略的进行筛分，使得低结晶纤维中含有大量的结晶纤维，后续酶解过程中会消耗掉大量的纤维素酶，增大了制糖的成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，通过将结晶纤维从低结晶纤维中分离出去，然后针对低结晶纤维进行酶解，制备葡萄糖。为了解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种低结晶纤维的提取制糖工艺，包括如下步骤：步骤一：将木质纤维素制成浆料；步骤二：采用超频振动筛网对步骤一浆料进行筛分，分离掉结晶纤维，得到低结晶纤维水溶液；步骤三：对步骤二得到低结晶纤维水溶液进行固液分离，然后采用纤维素酶对固态物料进行酶水解，得到葡萄糖。步骤一中，所述木质纤维素为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆以及高粱杆中的一种或两种以上的混合物。所述木质纤维素采用化学法、物理法以及生物法制成浆料。其中，化学法包括碱蒸煮、稀酸水热等；物理法包括双螺杆搓丝、盘磨磨解等；生物法包括：发酵、酶水解等。优选地，步骤二中，所述超频振动筛网孔径为18～800目，超声频率为20000～40000HZ。由于超频振动筛有一个高频率低振幅的超声振动波,这使物料得以低空悬浮在筛面,从而增加物料的筛分精度，能够有效的分离掉结晶纤维，从而便于后续的酶解；超声波振动筛的筛分精度一般可达95％以上,而普通振动筛的筛分精度一般为60～70％。此外，超频振动筛有效减少堵网问题，增加筛选效率及筛网寿命；能够显著提高产量，由于介入了超频，筛选纤维时，低结晶纤维通过量更大，减少时间成本，提高企业产能。进一步地，步骤三中，所述固液分离前，将低结晶纤维水溶液进行静置沉淀，并除去上层清水，这部分的水可以循环利用。优选地，步骤三中，所述酶水解的固液比为1/5～1/20，纤维素酶使用量为5～50u/g纤维素，酶解的时间为6～12h。有益效果：1、本专利技术工艺更好地实现农林秸秆类生物质的综合利用，提高农副产物的利用率，解决环境及土地的问题；对低结晶纤维进行分离提取，做到物尽其用；利用低结晶纤维具有比表面积大、物理尺寸小及水溶液传质效果好，非常适用于进行酶解糖化，可以降低酶用量及提高固液比，降低酶解成本；2、本专利技术工艺采用超频振动筛网对结晶纤维和低结晶纤维进行分离，能够显著降低分离过程中的用水量，同时降低后续酶水解过程中的酶使用量；同时设备操作简单、成本低，耗水量少，具有工业化放大的可行性；工业过程不产生废水，可以进行废水回用，是一种环保节能的工艺。具体实施方式根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。商品化的诺维信纤维素酶的酶活定义为：50℃、pH4.8下，1ml酶每分钟水解生成1微克葡萄糖的量定义为一个活力单位。以下实施例中，均采用商品化的诺维信纤维素酶，酶活值为200u/mL。尤特尔商品化半纤维素酶的酶活定义为：50℃、pH4.8下，1ml酶每分钟水解生成1微克还原糖的量定义为一个活力单位，酶活值为80000u/mL。实施例1：(1)：制浆将麦草秸秆切断至大约5cm左右的长度并水洗备料，将备好的物料投入蒸球，加碱液，蒸汽通入蒸球，麦草秸秆在140℃的饱和蒸气下做碱蒸煮30min，泄压降温取出物料，配成5％浆浓进盘磨磨解，得到麦草浆。(2)：筛分将预处理好的麦草浆配成3％的浆浓，投入超频振动筛分网，筛网目数为50目，频率为20000HZ，收集透过筛网的低结晶纤维溶液，放置一旁使纤维自沉降30min，抽走上层清液，对底部的低结晶纤维溶液固液分离后得到低结晶纤维固态物料。(3)：酶解用商品化的诺维信纤维素酶对低结晶纤维固态物料进行酶水解，酶解条件为：固液比1/10，酶用量为20u/g纤维素，酶解12h后通过液相检测，葡萄糖的得率达到75％。实施例2(1)：制浆将稻草秸秆切断至大约5cm左右的长度并水洗备料，将备好的物料投入蒸球，加碱液，蒸汽通入蒸球，麦草秸秆在120℃的饱和蒸气下做碱蒸煮30min，泄压降温取出物料，配成5％浆浓进盘磨磨解，得到稻草浆。(2)：筛分将预处理好的麦草浆配成3％的浆浓，投入超频振动筛分网，筛网目数为300目，频率为32000HZ，收集透过筛网的低结晶纤维溶液，放置一旁使纤维自沉降30min，抽走上层清液，对底部的低结晶纤维溶液固液分离后得到低结晶纤维固态物料。(3)：酶解用商品化的诺维信纤维素酶对低结晶纤维固态物料进行酶水解，酶解条件为：固液比1/10，酶用量为20u/g纤维素，酶解12h后通过液相检测，葡萄糖的得率达到85％。实施例3(1)：制浆将麦草秸秆切断至大约5cm左右的长度并水洗备料，将备好的物料用来过双螺杆挤出机，并在加两股泵往物料上喷碱液，碱物料过固液分离出黑液，用半纤维素酶对物料进行预酶解6h，酶解条件为pH6，半纤维素酶活为10u/g木聚糖，温度为50℃，酶解后挤出糖液，将物料配成5％浆浓进盘磨磨解，得到麦草浆。(2)：筛分将预处理好的麦草浆配成3％的浆浓，投入超频振动筛分网，筛网目数为50目，频率为40000HZ，收集透过筛网的低结晶纤维溶液，放置一旁使纤维自沉降30min，抽走上层清液，对底部的低结晶纤维溶液固液分离后得到低结晶纤维固态物料。(3)：酶解用商品化的诺维信纤维素酶对低结晶纤维固态物料进行酶水解，酶解条件为：固液比1/10，酶用量为20u/g纤维素，酶解12h后通过液相检测，葡萄糖的得率达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低结晶纤维的提取制糖工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将木质纤维素制成浆料；步骤二：采用超频振动筛网对步骤一浆料进行筛分，分离掉结晶纤维，得到低结晶纤维水溶液；步骤三：对步骤二得到低结晶纤维水溶液进行固液分离，然后采用纤维素酶对固态物料进行酶水解，得到葡萄糖。

【技术特征摘要】
1.一种低结晶纤维的提取制糖工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将木质纤维素制成浆料；步骤二：采用超频振动筛网对步骤一浆料进行筛分，分离掉结晶纤维，得到低结晶纤维水溶液；步骤三：对步骤二得到低结晶纤维水溶液进行固液分离，然后采用纤维素酶对固态物料进行酶水解，得到葡萄糖。2.根据权利要求1所述的低结晶纤维的提取制糖工艺，其特征在于，步骤一中，所述木质纤维素为麦秸秆、稻秸秆、玉米秸秆以及高粱杆中的一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的低结晶纤维的提取制糖工艺，其特征在于，步骤一中，所述木质纤维素采用化学法、物理法以及生物法制成浆料。4.根据权利要求3所述的低结晶纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：应汉杰，单军强，唐成伦，陈彦君，朱晨杰，陈勇，张业勇，
申请(专利权)人：江苏集萃工业生物技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32