[发明专利]一种生物质预水解过程在线监测的方法与装置

说明书

本发明涉及生物质检测的技术领域，公开一种生物质预水解过程在线监测的方法与装置。在线监测装置包括与反应器连接的检测槽、参比液槽、废液槽、光源、数据处理装置以及衰减全反射探头；检测槽内设有衰减全反射探头和温度传感器；衰减全反射探头与光源和数据处理装置通过光纤连接；管道和/或检测槽设有温度调节装置；参比液槽和废液槽分别通过管道与检测槽连接；管道设有阀门和/或泵。在线检测方法根据获得的吸光度与预水解液比进行拟合建模获得检测模型，运用检测模型分别计算得到预水解得率、纤维素和半纤维素去除率。本装置和方法具有很好的实用性和很高的准确度，对企业热水预水解工艺效果的在线检测及控制具有重要的实用价值。

技术领域

本发明涉及生物质检测的技术领域，更具体的，涉及一种生物质预水解过程在线监测的方法与装置。

背景技术

水热预处理工艺是木材、竹子、稻草秸秆等生物质原料进行制浆造纸或生物质精炼工艺中重要的环节，对后续的制浆和漂白有重要的影响，在工厂的实际生产中具有重要地位。

有研究发现，水热预处理相对于其他处理方法具有对水解设备腐蚀小、木糖降解产物少等特点。水热预处理能绝大部分地去除半纤维素，且对纤维素的降解破坏程度较小，是目前最为广泛使用的半纤维素预处理技术之一，也是今后半纤维预处理抽提工艺发展方向。

影响水热预处理后生物质的得率、纤维素、半纤维素和木素含量等的因素很多，现有技术中有多种检测方案，例如，华南理工大学利用混合竹片热水预水解工艺，采用高效液相色谱仪分析实验结果；研究了热水预水解过程中糠醛(F)和羟甲基糠醛(HMF)的生成规律，并分别得到两种预测F和HMF浓度的数学方程。同时，分别建立了竹子热水预抽提液中F和HMF浓度的预测模型。

中国造纸研究所贺文龙利用近红外光谱法研究了快速测定木材纤维素、半纤维素和Klason木质素含量方法与其可行性的研究。用近红外光谱测量了多种实验样品的纤维素、半纤维素和Klason木质素含量，对其数据进行一阶导数+矢量归一化(SNV)和一阶导数+多元散射校正(MSC)预处理后，并选择合适的区间建立样品纤维素含量、半纤维含量、Klason木质素含量和光谱数值之间的模型。

北京林业大学将近红外光谱测得的扫描数据和实验测量数值，结合不同的数学建模方法，分别建立了木质素、戊聚糖含量的预测模型。利用该技术可以时时检测木质素、戊聚糖含量，因为木质素和戊聚糖是蒸煮和漂白的工艺都有影响，因此利用该预测模型能时时检测生产中浆料的时时状况。

华南理工大学研究了紫外光谱测定法在测定热水提取液中的糠醛和羟甲基糠醛含量的适用性。该方法相比于之前的方法，具有以下优点：测定时不用进行显色处理、操作方法简单且快速等。

然而，上述技术都为离线检测方案，检测结果存在严重的滞后性且存在取样难度大等问题，无法实时指导生产。因此，很有必要研究生物质预水解液中各组分的相关规律，并建立一个能够时时检测水解液中各类组分的模型和设备，对工厂制浆造纸工艺或生物质精炼工艺等具有重大意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述缺陷，提供一种生物质预水解过程在线监测的装置。

本发明的另一目的在于提供一种生物质预水解过程在线监测的方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种生物质预水解过程在线监测装置，包括与生物质预水解反应器连接的检测槽、参比液槽、废液槽、光源、用于数据收集和检测模型运算的数据处理装置以及衰减全反射探头；所述检测槽通过管道与生物质预水解反应器形成液体回路；所述检测槽内设有衰减全反射探头和温度传感器；所述衰减全反射探头与光源和数据处理装置通过光纤连接；所述管道和/或检测槽设有温度调节装置；所述温度传感器和温度调节装置分别与数据处理装置连接；所述参比液槽和废液槽分别通过管道与检测槽连接；所述管道设有阀门和/或泵。