[发明专利]一种紫外光强化浓碱预处理木质基生物质原料的方法

说明书

本发明公开一种紫外光强化浓碱预处理木质基生物质原料的方法。该预处理方法具体步骤为：将经过前处理的木质基生物质原料置于蒸馏水中浸润，放置在UVC波段的紫外光下照射反应，后处理后置于浓碱中反应，反应结束后酸调节pH为4.8±0.3，离心后即得经过预处理的木质基生物质原料，用于酶解。本发明通过紫外光强化浓碱预处理木质基生物质原料，大大提高了木质基生物质原料的酶解效率，与单独浓碱预处理方法相比，木糖的产量提高2.7倍，葡萄糖的产量提高4.8倍。本发明预处理方法操作简单，条件温和，常温常压条件，反应时间短，成本低，可广泛应用于木质基生物质原料的能源制造和开发领域。

技术领域

本发明属于生物质原料的预处理技术领域，具体涉及到一种紫外光强化浓碱预处理木质基生物质原料的方法。

背景技术

目前，化石能源仍然是世界上消耗的主要能源。可化石能源不可再生，随着人类的不断开采，化石燃料的枯竭难以避免。我国于2007年9月公布的《可再生能源中长期发展规划》明确指出，到2020年，我国的可再生资源利用量要达到能源消耗的15％。很多国家已经成功地将粮食发酵的工业乙醇按照比例加入汽油当中制备混合汽油，在一定程度上缓解了能源的紧张，但是随着人口的增多，粮食资源也必将成为一种战略储备。因此，我们急需找到一种新的生物质原料代替粮食资源，生产工业酒精。在中国，每年大约会产生3000万吨干重的林木废弃物，据统计，其中大约有50％左右无法得到合理的利用。从某种角度讲，林木废弃物并不是一种废弃物，它是主要由木质纤维素组成的生物质材料，木质纤维素可以经过酶解和发酵制备乙醇，只要得到合理的利用，可以实现能源化。

将木质纤维素分解产生乙醇的首要任务就是将木质纤维素酶解产生还原糖。而在酶解之前，必须使用一些预处理手段将木质纤维素的致密结构打破，把纤维素释放出来，以便于纤维素酶将释放出来的纤维素分解产生还原糖。现有的预处理方法包括生物法，物理法和化学法。

作为一种化学预处理方法，碱处理可以利用碱溶解乙酰基和降低某些抑制酶解产物(比如尿酸等产物)的特点来破坏木质纤维素当中的木质素成分，从而将纤维素释放出来。但是单独碱预处理方法往往反应条件苛刻，需要高温高压条件、反应时间长，目前有通过过氧化氢、臭氧、微波等协同碱预处理木质纤维素，但仍存在各种问题，或是反应条件依然很难达到常温常压，或是反应时间依然较长，或是成本较高，因此，急需寻找一种工艺技术协同碱预处理生物质原料，使得预处理过程成本低、工艺简单、条件更加温和。

发明内容

针对上述技术的缺陷，本发明提供了一种紫外光强化浓碱预处理木质基生物质原料的方法，利用紫外光协同浓碱预处理技术，高效降解木质基生物质原料，提高其可酶解性能，该方法操作简单，常温常压条件，反应时间短，成本低，预处理后的木质基生物质原料酶解效率高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种紫外光强化浓碱预处理木质基生物质原料的方法，包括以下步骤：

(1)将经过前处理的木质基生物质原料置于蒸馏水中浸润，放置在UVC波段的的紫外光下照射反应，后处理得紫外光预处理的木质基生物质原料；

(2)将步骤(1)得到的紫外光预处理的木质基生物质原料置于浓碱溶液中进行反应，反应结束后加入酸调节pH为4.8±0.3，离心去除上清液，得到紫外光协同浓碱预处理的木质基生物质原料，用于酶解。

按上述方案，步骤(1)中经过前处理的木质基生物质原料与蒸馏水的质量体积比为：1g:(15–25)mL。

按上述方案，步骤(1)中前处理为：将木质基生物质原料破碎筛分，清洗后干燥，优选通过50目筛进行筛分，干燥优选在70-90℃烘10-15h直至将木质基中的水分完全去除。

按上述方案，步骤(1)中后处理为：将反应后的溶液抽滤，清洗后干燥；干燥优选为在70–90℃烘10–15h直至将紫外光预处理后的木质基生物质原料水分全部去除。