一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法技术

本发明专利技术涉及到一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法，以及有机酸催化剂的完全生物降解方法。具体步骤为：(1)配置5～10％(w/v)的草酸溶液；(2)木质纤维素物料与草酸溶液以1:2‑3:1的高固液比在预处理反应器中均匀混合；(3)在预处理反应器中喷射低压蒸汽；(4)对草酸及预处理过程中产生的抑制物使用特定微生物菌株进行生物降解。最终预处理物料中有机酸催化剂及抑制物无残余，物料含水量不超过60％，呈干固颗粒状，无游离废水产生。本发明专利技术固态草酸的运输、储存以及使用的安全性更高；高固液比实现过程中游离废水的零排放和蒸汽低用量；同时也基本排除了木质素残渣焚烧过程中的二氧化硫排放问题。

A pretreatment method of lignocellulose using biodegradable organic acid catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法
本专利技术涉及化工及生物能源领域，特别涉及一种使用可降解有机酸催化剂的零废水排放木质纤维素预处理方法。
技术介绍
木质纤维素是一种广泛分布的、储量巨大的可再生资源，可通过生物炼制技术生产多种能源及高附加值的产品。木质纤维素的主要成分包括纤维素、半纤维素、和木质素。通过有效的预处理手段可以打破木质纤维素固有的结构，消除木质素和半纤维素对纤维素的包裹，增加纤维素酶与纤维素的接触面积，进而可以有效提高后续酶解效率及生物发酵的转化效率。因此有效的预处理技术对于以木质纤维素为原料的生物炼制过程至关重要。主要木质纤维素预处理方法包括稀硫酸法、二氧化硫法、氨纤维膨爆、以及蒸汽膨爆技术，这些技术已经被证明可以有效打破木质纤维素原料的原有生物结构，提高后续的酶解效率。其中稀硫酸法已应用于部分纤维素乙醇工业示范装置上。常规的稀硫酸法预处理技术是采用硫酸作为预处理催化剂，将一定浓度的稀硫酸溶液与木质纤维素原料以极高比例(约10:1～20:1)混合后，在高温高压条件下维持一定的反应时间得到预处理产物。然而，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)配置5-10％(w/v)的草酸溶液；/n(2)粉碎、清洁后的木质纤维素原料与草酸溶液按照高固液比质量比1:2～3:1在预处理反应器中搅拌混匀；/n(3)在预处理反应器中喷射低压蒸汽并保持一定时间；/n(4)将步骤(3)得到的产物继续进行生物降解，使用特定微生物菌株在低pH条件和可发酵糖无损失的前提下对草酸及预处理过程中产生的抑制物进行生物降解；/n生物降解过程为固态发酵，所使用菌株可在预处理后物料的酸性环境下有效降解草酸和抑制物，菌株名为宛氏拟青霉FN89(Paecilomyces variotii ...

【技术特征摘要】
1.一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配置5-10％(w/v)的草酸溶液；
(2)粉碎、清洁后的木质纤维素原料与草酸溶液按照高固液比质量比1:2～3:1在预处理反应器中搅拌混匀；
(3)在预处理反应器中喷射低压蒸汽并保持一定时间；
(4)将步骤(3)得到的产物继续进行生物降解，使用特定微生物菌株在低pH条件和可发酵糖无损失的前提下对草酸及预处理过程中产生的抑制物进行生物降解；
生物降解过程为固态发酵，所使用菌株可在预处理后物料的酸性环境下有效降解草酸和抑制物，菌株名为宛氏拟青霉FN89(PaecilomycesvariotiiFN89)，保藏编号为CGMCC17665，保藏日期为2019年5月8日，保藏地址为北京市朝阳区中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；
(5)最终物料可直接进入后续高固含量生物加工过程。


2.如权利要求1所述的一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，木质纤维素原料包括但不限于农业废弃物如玉米秸秆、小麦秸秆、棉花杆、芝麻杆、油菜杆、甜高粱茎秆、玉米芯、稻壳、谷壳、甘蔗渣、稻草、木屑、硬木、软木中的一种或几种。


3.如权利要求(1)所述的一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法，其特征在于，在所述步骤(2)中预处理反应器容积为20-50L，搅拌转速为50-100rpm，搅拌时间为3-5min。

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍杰，张斌，郑理想，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31