[发明专利]一种木质纤维素生物质的综合利用方法

权利要求书

1.一种木质纤维素生物质的综合利用方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)对木质纤维素生物质进行N级酸水解，N级酸水解的反应釜首尾相接，将其中一个反应釜设为第一级，最后一个设为第N级，新配制的酸溶液加入第一级酸水解反应釜，第一级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第二级酸水解反应釜内，第二级酸水解反应釜内排出的酸溶液加入第三级酸水解反应釜内，依次顺序，直到第N-1级酸水解反应釜排出的酸溶液加入第N级酸水解反应釜，第N级酸水解反应釜排出的酸溶液为最终的戊糖溶液，然后取出第一级酸水解反应釜内的酸水解残渣，装入新的木质纤维素生物质原料，再将第一级酸水解反应釜作为第N级酸水解反应釜，将第二级酸水解级反应釜作为第一级酸水解反应釜，第三级酸水解反应釜作为第二级酸水解反应釜，直到第N级酸水解反应釜作为第N-1级酸水解反应釜，再进行水解反应，如此水解循环往复可以实现木质纤维素生物质的连续水解；

其中，第一级水解反应的时间为1-4小时，随后各级水解反应的时间逐级减少0.25-1.5小时，N为大于等于2的整数；

(b)使用纤维素酶对所述酸水解残渣进行酶解，得到葡萄糖溶液和酶解残渣；

(c)用碱溶液处理所述酶解残渣，提取其中的木质素并得到碱解残渣；

(d)将所述碱解残渣返回步骤(b)进行酶解处理或将所述碱解残渣与新的酸水解残渣合并后再进行步骤(b)的酶解处理，然后依次进行步骤(c)和(d)，如此循环，从而进一步提取木质素和进行纤维素酶解。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一级水解反应的时间为1.5-3小时，随后各级水解反应的时间逐级减少0.5-1小时。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述N为3-5的整数。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于：所述纤维素酶为由一株青霉菌培养得到的纤维素酶，该青霉菌分类命名为Penicillium decumbens PD-G3-08，已保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心，其保藏编号是CCTCC M 2011195。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于：所述纤维素酶解的条件为：底物用量为80-150g/L，纤维素酶的添加量为10-15FPU/g纤维素，温度为45-55℃、pH为4-6、搅拌转速为50-200rpm，酶解转化时间为2-7天。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于：所述步骤(c)的具体步骤为：

(i)用碱溶液处理所述酶解残渣使其中的木质素溶解于碱溶液；

(ii)然后进行过滤、洗涤得到固体和液体；

(iii)将所得液体经过膜设备分离、浓缩得到碱木质素溶液。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(iii)中还包括将所述浓缩得到的碱木质素溶液再用水稀释，然后再次浓缩的步骤。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述步骤(iii)中还包括将得到的碱木质素溶液经过中和、过滤和干燥，得到碱木质素固体的步骤。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的方法，其特征在于：所述步骤(iii)中还包括在浓缩得到所述碱木质素溶液之后或同时回收利用其中的碱溶液的步骤。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法，其特征在于：在所步骤(i)中所述碱溶液处理在40-100℃下进行。

11.根据权利要求6-10中任意一项所述的方法，其特征在于：在所步骤(i)中所述碱溶液处理中液固体积比为5∶1-20∶1。

12.根据权利要求6-11中任意一项所述的方法，其特征在于：在所步骤(i)中所述碱溶液处理的时间为1-6小时。

13.根据权利要求1-12中任意一项所述的方法，其特征在于：所述碱溶液处理中碱溶液的浓度为0.8-5重量％。