[发明专利]一种灵芝培养废弃段木碱水爆破处理的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及生物质资源转化与利用领域，特别是一种灵芝培养废弃段木碱水爆破处理的方法。

【背景技术】

道地灵芝的栽培方式为段木栽培，随着灵芝产业的不断壮大，每年因种植灵芝而产生的废段木数量可观。仅在浙江省龙泉市，每年用于灵芝栽培的灵芝有近3万吨，而这些栽培后的废段木大多被废弃或焚烧。

自然界中灵芝菌属白腐菌，是一类高效的木质素降解微生物，其可彻底降解木质素为CO₂和H₂O，还可以选择降解部分半纤维素。因此，灵芝废段木中除少量半纤维素和木质素外，主要成分是未被利用的纤维素。若采用适当的技术方法将这些被废弃的灵芝废段木进行处理，将其中高含量的纤维素进行分离提取加以利用，不仅可以为当地带来新的经济增长点，更重要的是弥补了灵芝种植产业中段木废弃带来的环境污染。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种灵芝培养废弃段木碱水爆破处理的方法，能够将灵芝培养废弃段木中纤维素酶解制成葡萄糖，提高资源利用率。

为实现上述目的，本发明提出了一种灵芝培养废弃段木碱水爆破处理的方法，包括如下步骤：

a)将灵芝培养废弃段木粉碎并过筛网制得段木颗粒；

b)将所述步骤a)制得的段木颗粒与碱性电解水溶液混合均匀后装入爆破反应罐内，并向爆破反应罐注入蒸汽，经保温后瞬间爆破制得段木爆破渣；

c)将所述步骤b)制得的段木爆破渣与碱性电解水混合，混合均匀后进行浸提反应制得残渣；

d)所述步骤c)中浸提反应完成后，向残渣中加入木聚糖酶酶解，将半纤维素降解为可溶的低聚木糖；

e)加入纤维素酶，将向残渣中纤维素降解为葡萄糖；

作为优选，所述步骤a)中筛网中筛孔尺寸为40-60目。

作为优选，所述步骤b)中碱性电解水碱溶液的pH值为11.0-13.5。

作为优选，所述步骤c)中爆破反应罐的爆破压力为1.0-3.0MPa。

作为优选，所述步骤c)中爆破反应罐的保温时间为30-600s。

作为优选，所述步骤c)中碱性电解水的浸提温度为60-95℃。

本发明的有益效果：本发明从生物质结构组成角度出发，利用纤维素、半纤维素和木质素结构组成上的不同，通过碱性水溶液预煮结合高温蒸汽爆破处理工艺实现灵芝培养废弃段木的高值化利用。通过碱性电解水高温瞬时爆破破坏废弃段木的复杂结构，通过碱性水溶液浸提溶出残留木质素，利用木聚糖酶降解剩余半纤维素，这样使得处理残渣中仅保留纤维素可完全酶解转化为葡萄糖，实现了废弃资源的有效利用。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)仅使用弱碱性溶液，未大量使用酸碱，减少了对环境的污染。

2)高压蒸汽瞬时爆破不但使得半纤维素降解溶出，同时还破坏了纤维素的结晶结构，利于后期纤维素的利用。

3)蒸汽爆破热利用效率高，能耗低，利于大规模工业化推广应用。

4)整个处理工艺实现了生物质三大组分纤维素、半纤维素和木质素的有效分离，这样可实现废弃段木全组分高值化利用。

本发明的特征及优点将通过实施例进行详细说明。

【具体实施方式】

实施例1

本发明包括如下步骤：

a)将灵芝培养废弃段木粉碎并过孔径为50目的筛网制得段木颗粒；

b)将所述步骤a)制得的段木颗粒500g与5LpH为12.5碱性电解水溶液混合均匀后装入爆破反应罐内，并向爆破反应罐注入蒸汽，使爆破腔体内温度升到200℃，压力维持在2.0MPa，保持120s后瞬间爆破制得段木爆破渣；

c)将所述步骤b)制得的段木爆破渣与10LpH为12.5的碱性电解水混合，混合均匀后进行浸提反应去除木质素制得残渣，浸提温度为90℃，浸提时间为30min，木质素去除率为91％；

d)所述步骤c)中浸提反应完成后，调节pH值为中性，并向残渣中加入木聚糖酶酶解24h，将半纤维素降解为可溶的低聚木糖，半纤维素去除率为96％，此时残渣中纤维素的含量高达95％以上，且纤维素的初始结晶结构遭到破坏；

e)加入纤维素酶，将向残渣中纤维素降解为葡萄糖。

实施例2

本发明包括如下步骤：

a)将灵芝培养废弃段木粉碎并过孔径为40目的筛网制得段木颗粒；