【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物质能源，具体涉及一种低成本生物质水溶性糖的制备方法。
技术介绍
1、在世界能源消耗中，生物质能源占世界总能源耗的14％，位于石油、煤炭、天然气之后，排在第四(《中国生物质能源行业分析报告》)。生物质能是可再生能源的重要组成部分，来源包括农业废弃物、木材和森林废弃物、城市有机垃圾、藻类生物质等。以农林废弃物秸秆为代表的木质纤维素生物质作为主要的生物质资源来源广泛、价格低廉。2020年，我国秸秆理论资源量约为8.29亿吨，可收集资源约为6.94亿吨。木制纤维素生物质中的结构碳水化合物(纤维素、半纤维素)经生物、化学工艺可降解为水溶性糖，来自可再生生物质源的糖可以通过代替、补充或取代石油和其它化石原料而成为化学和燃料工业的基础。然而，需要开发将使得可大量并且以可接受的纯度和价格获得这些水溶性糖的技术。
2、但是利用木质纤维素生物质生产糖类化合物具有相当大的挑战性。目前纤维素酶水解制糖化技术虽然条件温和，但是纤维素酶成本过高、且酶解效率低，限制工业化生产。无机矿物酸(液体硫酸、盐酸)水解技术不仅腐蚀设备、大量废水，而且生物质糖存在时间过短，无法推进工业化生产。cn201510278766.0公开了一种草酸混合球磨预处理玉米芯制备木糖水解液的方法，首先将玉米芯磨碎筛分后与草酸溶液进行混合球磨预处理，然后加水并超声，在微波反应釜中进行水解得到只获得木糖溶液，纤维素没有水解。文献chem.sci.,2016,7,692–696将桉树皮与固体催化剂混合球磨2小时，然后在120ppm盐酸溶液(ph＝2.5)中水解葡萄
技术实现思路
1、本专利技术具体提供一种低成本生物质水溶性糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)、将木质纤维素材料粉碎至颗粒度小于20目后与矿物质酸溶液进行混合酸化处理；(b)、然后将酸化的木质纤维素材料进行干燥除水直至含水量低于10％；(c)、将干燥的酸性木质纤维素材料粉碎处理至颗粒的粒度分布d50大于等于0.1um且小于等于50um；(d)、将粉碎的木制纤维素加热老化处理，然后进行加热水解制糖；所述的水解制糖过程采用无机酸调控反应体系的ph为1.4～2.5，无机酸为磷酸、硫酸、盐酸中的一种或几种的混合物。
2、所述酸化木质纤维素的的矿物质酸为磷酸、硫酸、盐酸、硝酸中的一种或两种以上的混合物。
3、步骤(a)所述木质纤维素材料与矿物质酸溶液的固液质量比为0.5:1～10:1(优选1:1～5:1，最优选2:1～3:1)；酸化时间为10min～4h(优选20min～2h；30min～1h)
4、步骤(c)所述的酸性木质纤维素材料粒度分布d50优选大于等于0.5um，更优选d50大于等于1um；优选d50小于等于10um，更优选小于等于8um(最优选小于5um)。
5、步骤(c)所述的木质纤维素材料的粉碎处理是在球磨仪、锤磨机或盘磨机中的一种或两种以上进行，处理时间为10min～60min(优选20～40min，最优选25～30min)。
6、步骤(d)所述的将粉碎的木制纤维素加热老化处理温度为100～180℃(优选120～150℃，最优选130～144℃)，加热老化处理的时间为20min～120min(优选20～90min，最优选30～60min)。
7、步骤(d)所述的水解制糖过程木质纤维素混合物与水解液的固液质量比为3％～50％(优选8％～20％，最优选10％～15％)，水解温度为140℃～250℃(优选180℃～240℃，最优选200～220℃)，水解反应时间10min～120min(优选30min～100min，最优选40min～60min)。
8、所述的矿物质酸为磷酸、硫酸、盐酸中的一种或二种以上的混合物，它们的浓度范围为0.01～5.0wt％(优选0.1～3.0wt％，最优选0.5～1.0wt％)。
9、所述的木质纤维素材料天然生物质、纤维纸浆产品中的一种或二种以上；天然生物质包括微晶纤维素、秸秆、稻草、玉米芯、木糖渣、柳枝程、甘蔗渣、木屑中的一种或二种以上，纤维纸浆产品包括废纸、废纸箱及其他纤维纸浆产品中的一种或二种以上。
10、本专利技术的优点和有益效果是：利用价格低廉的矿物质酸对生物质进行干法预处理，不仅有效降低化学品的投入成本，且无过多的非金属、金属杂质的引入，对所获物质糖的下游化学、生物转化提供了更多的可能性，有效推进生物基产品的实现产业化进程。
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1.一种生物质水溶性糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述酸化木质纤维素的矿物质酸为磷酸、硫酸、盐酸、硝酸中的一种或二种以上的混合物；
3.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述木质纤维素材料与矿物质酸溶液的固液质量比为0.5:1～10:1(优选1:1～5:1，最优选2:1～3:1)；酸化时间为10min-4h(优选20min-2h；30min-1h)。
4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)所述的酸性木质纤维素材料粒度分布D50优选大于等于0.5um至小于等于10um，更优选D50大于等于1um至小于等于8um(最优选D50大于等于1um至小于等于5um)。
5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)所述的木质纤维素材料的粉碎处理是在球磨仪、锤磨机或盘磨机中的一种或两种以上进行，处理时间为10min～60min(优选20～40min，最优选25～30min)。
6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在
7.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
8.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(d)所述的无机酸为磷酸、硫酸、盐酸中的一种或二种以上的混合物，它们的浓度范围为0.01～5.0wt％(优选0.1～3.0wt％，最优选0.5～1.0wt％)。
9.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的木质纤维素材料天然生物质、纤维纸浆产品中的一种或二种以上；天然生物质包括微晶纤维素、秸秆、稻草、玉米芯、木糖渣、柳枝程、甘蔗渣、木屑中的一种或二种以上，纤维纸浆产品包括废纸、废纸箱及其他纤维纸浆产品中的一种或二种以上。
...【技术特征摘要】
1.一种生物质水溶性糖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述酸化木质纤维素的矿物质酸为磷酸、硫酸、盐酸、硝酸中的一种或二种以上的混合物；
3.按照权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤(a)所述木质纤维素材料与矿物质酸溶液的固液质量比为0.5:1～10:1(优选1:1～5:1，最优选2:1～3:1)；酸化时间为10min-4h(优选20min-2h；30min-1h)。
4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)所述的酸性木质纤维素材料粒度分布d50优选大于等于0.5um至小于等于10um，更优选d50大于等于1um至小于等于8um(最优选d50大于等于1um至小于等于5um)。
5.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(c)所述的木质纤维素材料的粉碎处理是在球磨仪、锤磨机或盘磨机中的一种或两种以上进行，处理时间为10min～60min(...
【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，刘秀梅，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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