[发明专利]一种秸秆酶解发酵同步生产乙醇、木糖醇、木质素、纤维素纤维浆的工艺

说明书

本发明公开了一种秸秆酶解发酵同步生产乙醇、木糖醇、木质素、纤维素纤维浆的工艺，包括以下步骤：（1）原料预处理；（2）酶解；（3）分离；（4）蒸馏、发酵、纳滤；（5）反渗透纯化。本发明提供的秸秆酶解发酵同步生产乙醇、木糖醇、木质素、纤维素纤维浆的工艺将生物酶转化技术和膜分离技术有机结合，所用植物秸秆纤维质酶可以破坏秸秆的复杂结构，提高酶解效率，膜分离工艺简单，能耗低，能够实现同步生产多种产品，使农作物秸秆资源得到最大化利用，产生良好的经济效益。

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，具体涉及一种秸秆酶解发酵同步生产乙醇、木糖醇、木质素、纤维素纤维浆的工艺。

背景技术

随着经济社会的迅速发展，资源消耗越来越快，资源紧缺已成为制约全球发展的严峻问题。地球上每年大约形成8666亿吨植物有机物，是自然界分布最广、含量最多、价格低廉而又未得到充分利用的可再生资源。通过生物技术将植物纤维废弃物转化为能源、化工产品，对解决能源危机意义深远。

近年来，利用微生物酶解秸秆提取多糖并将多糖转化成酒精的技术，既能节约粮食又能充分利用可再生资源。然而微生物酶解秸秆所得产品产率低、水耗高、能耗高，产生大量残渣，这样既增加了生产成本，也对环境造成污染。因此，开发既能提高秸秆酶解的经济效益，又能促进秸秆资源综合利用的生产工艺对低碳经济发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种秸秆酶解发酵同步生产乙醇、木糖醇、木质素、纤维素纤维浆的工艺。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种秸秆酶解发酵同步生产乙醇、木糖醇、木质素、纤维素纤维浆的工艺，包括以下步骤：

(1)原料预处理：将植物秸秆用揉丝机揉成4-8cm丝状，揉软无硬结；

(2)酶解：将预处理后的秸秆和相应秸秆类型的纤维质酶-05系列混合，加入水、pH缓冲液，然后用密封双层料袋打包，室内储存，酶解温度为2-30℃，酶解时间为7-150天，pH值≤7；

(3)分离：将酶解物直接装入真空洗浆机中，通过挤压、过滤，将液体从纤维素浆中分离出来，液体送入微滤装置提取木质素后，再送入超滤装置回收纤维质酶后继续生产乙醇和木糖醇，纤维素浆送入下步进行筛选、漂白即得到纤维素纤维浆；

(4)蒸馏、发酵、纳滤：在乙醇溶液中通入水蒸气，控制温度为78.5-80℃，将乙醇蒸发成气体，水汽经冷却送入反渗透装置进行脱水提纯；蒸馏后产物即糖液在有氧条件下进行发酵后送入纳滤装置进行脱水分离，再经提纯、结晶、分离、干燥工序，生产出成品木糖醇；

(5)反渗透纯化：将乙醇溶液中的水去除，推动力为压力差，压力为1-10MPa，即得燃料乙醇，燃料乙醇含有少量的甲醇等杂质，可以进一步精馏去除。

进一步地，本发明所述植物秸秆为玉米秸秆、高粱秸秆、小麦秸秆、大麦秸秆、水稻秸秆、谷物秸秆中的一种或几种。

进一步地，本发明所述植物秸秆纤维质酶-05系列为多功能复合酶，由纤维素酶、半纤维素酶、木质素酶、果胶质酶、酒化酶等组成，这些酶组分能够协同破坏秸秆组织结构，使纤维素、半纤维素、木质素降解为纤维微丝、乙醇、木糖醇、聚合木质素。植物秸秆纤维质酶按照秸秆类型分为3类，玉米秸秆纤维质酶-05适用于玉米和高粱秸秆；麦秸秆纤维质酶-05适用于小麦、大麦；稻草秸秆纤维质酶-05适用于水稻、谷物秸秆。