[发明专利]一种通过两段预处理和添加剂提高蔗渣酶解效率的方法

说明书

本发明提供一种通过两段预处理和添加剂提高蔗渣酶解效率的方法。包括蔗渣原料的高温热水预处理、稀酸预处理、碱乙醇预处理、酶解等步骤。将风干粉碎后的蔗渣原料与高温热水或稀硫酸溶液混合，在100～130℃下反应20～40min进行第一段预处理，将得到富含纤维素和木素的预处理残渣，然后经第二段碱/乙醇预处理脱除木素，得富含纤维素的预处理残渣，然后向残渣中加入纤维素酶和添加剂并进行酶解，提高酶解效率。本发明通过两段预处理和在酶解段添加添加剂，提高酶解效率并降低纤维素酶的用量、缩短酶解时间，节约成本，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种生物质高效转化与利用的方法，尤其是涉及蔗渣原料经两段预处理和添加剂提高蔗渣酶解效率的方法。

背景技术

随着能源的短缺和环境等问题的不断突出，生物质作为可以转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。在地球上丰富的生物质资源中，以木质纤纤维类生物质制液体燃料最受人们关注。

木质纤维类生物质制液体燃料的方法是把该原料中的半纤维素、纤维素水解成木糖、葡萄糖等单糖，通过发酵生产乙醇，或通过催化合成燃油等液体燃料。但由于生物质原料中的纤维素与半纤维素和木素紧密连接在一起，结构稳定，不易被纤维素酶破坏，因此需要对其进行预处理。目前所使用的预处理方法有高温热水预处理、酸法预处理、碱法预处理、有机溶剂预处理及离子液体预处理。这些预处理通过降解部分半纤维素和/或木素，打破其所形成的网状结构，提高纤维素酶的可及度，进而提高酶解效率。这些预处理方法单独使用虽然能提高后续酶解过程中葡萄糖收率，但通常需要较高的预处理温度、时间、以及化学品用量，因此寻找温和、高效的预处理方法刻不容缓。

虽然不同的预处理方法能有效地提高后续酶解效率，但若获得较高的酶解效率通常需要较高的纤维素酶用量以及较长的酶解时间，增加了葡萄糖的生产成本，因此迫切需要寻求一种能够提高酶解效率并降低成本的葡萄糖生产方法。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种通过两段预处理和添加剂提高蔗渣酶解效率的方法。本发明为一种高效、温和的预处理方法，其可通过两段预处理组合提高蔗渣等生物质原料制备葡萄糖的转化率。且通过酶解段添加剂的添加提高酶解效率的同时降低纤维素酶用量并减短酶解时间，以降低葡萄糖的生产成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种通过两段预处理和添加剂提高蔗渣酶解效率的方法，其中，包括以下步骤：

S1.将蔗渣原料与一定量的蒸馏水或1％硫酸溶液置于密闭反应器中，在100～130℃下反应20～40min进行第一段预处理，分离得第一段预处理残渣；

S2.将一定量的第一段预处理残渣与一定量的碱乙醇置于密闭反应器中，在100～130℃下反应40～80min进行第二段预处理，分离得第二段预处理残渣；

S3.分别取一定量的步骤S1和步骤S2所得的预处理残渣，并向其加入乙酸-乙酸钠缓冲液、纤维素酶以及添加剂，进行酶解，灭活，并对葡萄糖浓度进行测定；

优选的，所述步骤S1中，所述蔗渣原料为从糖厂取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，经风干后粉碎得到。

优选的，所述步骤S1中，所述蔗渣原料与蒸馏水或者1％硫酸溶液的质量体积比为1:8～15。

优选的，所述步骤S2中，所述碱乙醇预处理过程中碱浓度为0.3～0.6％，乙醇/水溶液体积比为50/50～70/30。

优选的，所述步骤S1和步骤S2中，所述分离为真空抽滤或离心。

优选的，所述步骤S3中，所述酶解反应时间为6～72小时，温度为45～55℃，转速为100～200转/分，缓冲液的pH为4.5～6.0，纤维素酶和添加剂的用量相对于预处理后残渣绝干质量分别为10～20FPU/克和100～200毫克/克。