[发明专利]一种处理木质纤维素制糖的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理木质纤维素制糖的新方法，具体涉及一种通过螺杆挤压膨化预处理，结合复配纤维素酶水解得糖的方法，属于生物化工领域的纤维素水解技术。

技术背景

乙醇是一种很有希望替代有限石油的燃料。日前燃料乙醇主要原料是粮食，然而粮食生产乙醇产量有限。真正可大量转化乙醇的应是纤维质材料。纤维质材料转化乙醇的挑战性问题是产量偏低、成本偏高。纤维质材料的预处理是转化乙醇过程中的关键步骤，该步骤的优化可明显提高纤维素的水解率，进而降低乙醇的生产成本。

由于木质纤维素原料中的木质素、半纤维素对纤维素的保护作用以及纤维素本身的结晶结构，将天然的木质纤维素原料直接进行水解时，其水解程度是很低的，即纤维素水解成糖的百分比很低。因此，对利用木质纤维素类物质生产乙醇工艺中，通常都要对木质纤维素进行预处理，此步骤的主要目的是改变木质纤维素的表面结构，破坏木质素和半纤维素构成的网络结构，脱去木质素，降低纤维素的结晶度，使处理后的纤维素在后续的水解过程中获得较高的转化率，降低前期工序和后期工序的成本。而目前已经实施产业化的木质纤维素预处理工艺主要有两类：酸/碱水解和酶水解。单一酸或碱处理需要较高浓度，由于其污染重、腐蚀大、酸碱回收困难、后处理难度大等问题依然还在突破中。与酸/碱水解相比，酶解法由于其条件温和、效率高以及不存在污染等优势，成为全球公认的最有发展前景的方法之一。然而，纤维素酶的使用成本较高，而目前酶解转化的效率又低，这些都成为制约秸秆酶解发酵制备乙醇的关键因素。

螺杆式挤压膨化机能够进行农作物秸秆膨化加工，秸秆经过高温高压处理然后突然减压释放，即所谓的膨化，膨化能够改善秸秆的理化性状，将木质素和半纤维素去除，减小纤维素的结晶度和增加多孔性，增大纤维素的可接触面积，进而提高水解效率。为提高农作物秸秆的水解糖化创造了条件。利用螺杆式挤压膨化机预处理木质纤维素的最大优点是：所需设备简单、体积小、费用低、使用维护方便。中国专利CN2565273公开了一种多功能挤压膨化装置，可以用于膨爆处理饲料，纤维原料等，该装置不仅能耗低而且产率高，但是该专利中没有针对具体的处理原料进行应用研究；中国专利CN1935044公开了一种麦麸的双螺杆挤压加工处理方法以及所用的双螺杆挤压机，通过将麦麸调质，挤压处理后，不仅可以杀死麦麸中的微生物和害虫，而且经过处理后麦麸中的蛋白质经过熟化后有利于消化吸收，这说明螺杆挤压有利于改善物料的理化性质；中国专利CN2223898和CN1139519公开了一种纤维饲料挤压膨化机，该装置可以对纤维状原料进行加工，以利于家畜对纤维饲料的消化吸收。