一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法技术

一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法，本发明专利技术涉及木质纤维素利用领域

【技术实现步骤摘要】
一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法


[0001]本专利技术涉及木质纤维素利用领域，具体涉及一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制工艺
。

技术介绍

[0002]木质纤维素是世界上数量最为庞大的可再生有机物之一
。
随着环境问题日渐凸显，以木质纤维素为原料通过生物炼制策略获得化工制品的优势越专利技术显
。
目前，国内的很多简单的有机物，如木糖
、
低聚木糖
、
糠醛
、
乙醇
、
琥珀酸等，均可通过秸秆发酵而来，其生产与化工成本相当，但环境效益更佳
。
[0003]木质纤维素生物炼制技术的前景非常好，其生产成本还可以大幅度下降
。
预处理技术就是其中一项重点改进技术
。CN109628652B《
一种由玉米秸秆中的半纤维素一步催化制备木糖的方法
》
中提到的就是一种无机盐催化技术，该项目中硫酸铝的催化效果要强于常规使用的硫酸
。
使用安全性更高
、
污染更低的无机盐替代硫酸
(
危险品
)
对于木质纤维素生物炼制工艺本身就是提升
。
有理由相信，无机盐催化将会提高木质纤维素生物炼制的产量，并降低环境治理成本
。
[0004]在现有的工艺中，木质纤维素在催化之后会形成若干糖类
、
醛类
、
酸类物质，这些物质溶解在水中，通过固液分离
、
浓缩
、
脱毒等办法，将液体
(
糖液
)
回收利用
。
这是现有生物炼制中常用的策略
。
在
《Roles of water and aluminum sulfate for selective dissolution and utilization of hemicellulose to develop sustainable corn stover
‑
based biorefinery》(2020
年发表于
Renewable and Sustainable Energy Reviews
上，发表单位为中科院成都生物所，同时也是
CN109628652B
的持有单位
)
这边文章中对其获得的木糖进行乳酸发酵，其产量为
82.2
％
。
尽管在硫酸铝催化过程中得到非常好的效果，但发酵效果确低于行业一般水平
。
这暴露的，实际上是现有无机盐催化液态发酵的弊端
。
[0005]不管是硫酸铝，还是专利中提到的其他效果显著的无机盐，如三氯化铁，三氯化铝
、
硫酸铁等，在水处理行业通常作为絮凝剂去除有机物，而该工艺中恰恰是一个充满有机物和絮凝剂的状况
。
固而，在生产中戊聚糖
、
低聚木糖等物质会被絮凝沉淀，无法分离
。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决目前木质纤维素转化效率低的技术问题，而提供一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法
。
[0007]一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法，按以下步骤进行：
[0008]一
、
无机盐催化反应：
[0009]将木质纤维素原料进行粉碎，获得粉碎料，将粉碎料投入到加热罐中，然后加入无机盐溶液；所述无机盐为：硫酸铝
、
氯化铁
、
硫酸亚铁
、
硫酸铁
、
氯化铝或氯化铜；
[0010]待加热罐填充满后，闭紧加热罐，启动搅拌和升温催化，催化结束后，停止加热，冷
却，排出全部物质；采用板框压滤，得到混合物；
[0011]二
、
乙醇发酵：
[0012]将步骤一获得的混合物与发酵菌剂混合后倒入到滚筒式发酵罐内进行发酵，发酵完成，将发酵罐内温度提升，发酵产生的乙醇在冷凝器中冷凝聚集，得到乙醇溶液，完成
。
[0013]本专利技术预处理后的木质纤维素需要先进行清洗，而清洗会将一部分降解的糖冲洗掉
。
酶解过程需要消耗高成本的酶将纤维素和半纤维素进行降解，并收集糖渗沥液
。
这一过程会损失大量的糖吸附在秸秆上，得不到有效的利用
。
而无机盐处理既能降低成本，又能以固态发酵的方式降低糖的损耗
。
[0014]本专利技术将无机盐催化和固态发酵结合起来，提供一种木质纤维素生物炼制工艺
。
秸秆固态发酵乙醇是一个常规技术
。
但是该常规技术依赖于酸
/
碱预处理以及纤维素降解酶联合处理后才能进行发酵，预处理和酶解是木质纤维素生物炼制中成本最高的两个部分
。
本专利技术的无机盐催化替代了预处理和酶解，并且利用无机盐的特性保留其中的糖，从而促进乙醇发酵
。
本专利技术有益效果：
[0015]本专利技术阳离子可以通过一个循环反应，破坏聚糖上的连接键，是的聚糖转变为多糖和单糖
。
金属盐相比于提供氢离子的酸，化学试剂用量小，可循环使用，更加环保
。
硫酸盐和氯盐可以破坏木质素结构，从而提高更大内部的空间
。
充足的内部空间可以提高固态发酵的效率
。
[0016]本专利技术具体有以下优点：
[0017](1)
利用无机盐催化和絮凝两种特性，破碎秸秆内部结构，使其容易被发酵，同时又将有机物以絮凝固体的形式保留，从而促进发酵反应；
[0018](2)
在转化相同量的木质纤维素时，本专利技术工艺中消耗的热量以及碳排放均低于现有报道的技术；
[0019](3)
无机盐替换传统的酸
/
碱处理，降低环境污染风险，并且反应过程中无废液产生
。
[0020]本专利技术用于处理木质纤维素
。
具体实施方式
[0021]具体实施方式一：本实施方式一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法，按以下步骤进行：
[0022]一
、
无机盐催化反应：
[0023]将木质纤维素原料进行粉碎，获得粉碎料，将粉碎料投入到加热罐中，然后加入无机盐溶液；所述无机盐为：硫酸铝
、
氯化铁
、
硫酸亚铁
、
硫酸铁
、
氯化铝或氯化铜；
[0024]待加热罐填充满后，闭紧加热罐，启动搅拌和升温催化，催化结束后，停止加热，冷却，排出全部物质；采用板框压滤，得到混合物；
[0025]二
、
乙醇发酵：
[0026]将步骤一获得的混合物与发酵菌剂混合后倒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一
、
无机盐催化反应：将木质纤维素原料进行粉碎，获得粉碎料，将粉碎料投入到加热罐中，然后加入无机盐溶液；所述无机盐为：硫酸铝
、
氯化铁
、
硫酸亚铁
、
硫酸铁
、
氯化铝或氯化铜；待加热罐填充满后，闭紧加热罐，启动搅拌和升温催化，催化结束后，停止加热，冷却，排出全部物质；采用板框压滤，得到混合物；二
、
乙醇发酵：将步骤一获得的混合物与发酵菌剂混合后倒入到滚筒式发酵罐内进行发酵，发酵完成，将发酵罐内温度提升，发酵产生的乙醇在冷凝器中冷凝聚集，得到乙醇溶液，完成
。2.
根据权利要求1所述的一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法，其特征在于步骤一中粉碎料粒径为
10
‑
30
目
。3.
根据权利要求1所述的一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法，其特征在于步骤一粉碎料的投入量为加热罐容积的
25
‑
50
％
。4.
根据权利要求1所述的一种无机盐催化木质纤维素原料的生物炼制方法，其特征在于步骤一所述无机盐浓度为
20
‑
100...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，
申请(专利权)人：泰州福克兴生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：