[发明专利]酶解装置和包括该酶解装置的酶解系统以及含纤维素原料的酶解方法

说明书

本发明公开了一种酶解装置，其中，所述酶解装置包括罐体(21)、包覆在罐体(21)外周的设置有入口和出口的夹套和设置在所述罐体(21)内的搅拌轴(22)以及隔板(23)，所述隔板(23)沿着罐体(21)高度方向上将罐体(21)分隔成多个酶解空间，且隔板(23)上具有能够使被隔板(23)分隔的相邻两个酶解空间相连通的通孔，在被隔板(23)分隔的每个酶解空间中的搅拌轴(22)部分的长度方向上均设置有搅拌器，所述酶解装置(2)还包括与罐体(21)相通的含纤维素原料入口(26)、酶入口(27)和物料出口(28)。本发明还公开了一种酶解系统以及一种采用所述酶解系统进行含纤维素原料酶解的方法，该方法能够有效提升酶的利用率，提高酶解效率和单糖产量。

技术领域

本发明涉及一种酶解装置和包括该酶解装置的酶解系统以及一种含纤维素原料的酶解方法。

背景技术

现有技术的含纤维素原料的酶解工艺通常采用搅拌式间歇操作，在水的存在下，将含纤维素原料与酶同时加入酶解反应器中、在调节到适当的pH值下混合反应，维持反应条件酶解至终点。在酶解之前，需要将含纤维素原料进行预处理，使含纤维素原料中的纤维素裸露出来，以增加酶与纤维素的接触面积。

采用现有技术的方法对含纤维素原料进行预处理会给后续的酶解过程带来一系列的问题，例如，将经过预处理的，特别是经过蒸汽爆破预处理的物料一次性加入搅拌式反应器中与水充分混合后，加入酶进行酶解反应时，由于预处理后的含纤维素原料颗粒变小，物料间易粘连团聚，使得在酶解阶段，酶仅能够与粘连成团的物料的表面接触，而不能与团块状或者粒状物料的内部接触，使得酶很难与物料混合均匀，因而造成酶的利用效率低下，酶解效果差、产糖效率不高。此外，酶在不同温度下稳定性不同，酶在保存温度下半衰期较长，在较高的反应温度(如50℃)下半衰期会明显缩短，纤维素酶等酶在较高反应温度下半衰期的缩短，进一步加剧了酶反应效率的降低。再者，将经过酶解的酶解产物返混入一次性加入搅拌式酶解反应罐的经预处理后的物料(蒸汽爆破产物)中，并加入纤维素酶进行酶解的方法虽然可以在一定程度上提高酶解的效果，但是由于酶解产物出料量减少，酶解的相对周期会延长。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的含纤维素原料的酶解方法中，酶的利用效率低下，酶解效果差、产糖效率不高的缺陷，而提供一种酶解装置和包括该酶解装置的酶解系统以及一种含纤维素原料的酶解方法，采用包括所述酶解装置的酶解系统进行含纤维素原料酶解的方法可以有效提升酶的利用率，提高酶解效率和单糖产量。

为了实现上述目的，本发明提供一种酶解装置，其中，所述酶解装置包括罐体、包覆在罐体外周的设置有入口和出口的夹套和设置在所述罐体内的搅拌轴以及隔板，所述隔板沿着罐体高度方向上将罐体分隔成多个酶解空间，且隔板上具有能够使被隔板分隔的相邻两个酶解空间相连通的通孔，在被隔板分隔的每个酶解空间中的搅拌轴部分的长度方向上均设置有搅拌器，所述酶解装置还包括与罐体相通的含纤维素原料入口、酶入口和物料出口。

本发明还提供了一种酶解系统，所述酶解系统包括主酶解装置和间歇酶解装置，所述主酶解装置的出料口与所述间歇酶解装置的进料口连通，其中，所述主酶解装置为本发明提供的酶解装置。

本发明还提供了一种含纤维素原料的酶解方法，该方法包括将含纤维素原料酶解，得到酶解产物，酶解体系中的水分在酶解混合物中的含量保持在50-85重量％，将含纤维素原料酶解的过程分多阶段进行，所述多阶段包括主酶解阶段和主酶解阶段以后的间歇酶解阶段，其中，所述酶解在本发明所述的酶解系统中进行，其中，所述主酶解阶段在主酶解装置中进行，所述间歇酶解阶段在间歇酶解装置中进行。

虽然本领域技术人员认为酶制剂的作用会实现物料黏度的降低，但是实现含纤维素原料的连续高效的黏度降低，并将含纤维素原料高效率的降解为微生物可利用的单糖是具有难度的；而本发明的发明人发现，物料的黏度与酶解的效率存在直接联系。