[发明专利]一种利用碳正离子清除剂处理木质纤维素原料制备可发酵性糖并联产木质素吸附剂的方法

说明书

本发明公开了一种利用碳正离子清除剂处理木质纤维素原料制备可发酵性糖并联产木质素吸附剂的方法，包括酸性有机溶剂预处理、酶水解和木质素利用步骤；在所述的酸性有机溶剂预处理步骤中，添加碳正离子清除剂。该方法一方面降低了木质素解聚和重聚产物对后续酶水解的抑制作用，保证了纤维素酶水解的高效进行，具有很好的工业化前景；另一方面避免了传统生物炼制工艺中木质素资源的浪费问题，实现了木质素的增值利用。

技术领域

本发明涉及可发酵性糖和木质素吸附剂的制备工艺，涉及一种酸性有机溶剂预处理木质纤维原料制取可发酵性糖和木质素吸附剂的方法，具体涉及一种利用碳正离子清除剂处理木质纤维素原料制备可发酵性糖并联产木质素吸附剂的方法。

背景技术

近几十年来，随着人类社会对化石能源开采和使用量的日益增长，化石能源资源日趋枯竭以及环境污染日益严重的问题突显，因此寻找可再生清洁替代能源已成为国际社会的共识。生物质能来源广泛，种类多样，发展空间大，是未来新能源的重要组成部分。

木质纤维素生物炼制燃料乙醇是生物质能源生产的途径之一。木质纤维素生物炼制燃料乙醇主要包括原料预处理、纤维素糖化、糖液发酵和乙醇脱水等关键技术。通过近40年的研究发展，生物乙醇制备工艺尽管在各单项技术研究上取得了重要进展，但生产成本偏高仍然是制约木质纤维素生物炼制燃料乙醇大规模商业化应用的瓶颈。

预处理过程，尤其是酸性有机溶剂预处理，在打开致密的木质纤维结构的同时也导致剧烈的木质素解聚/重聚反应。据最新研究，木质素解聚反应和重聚反应同时发生，相互竞争。木质素的解聚产物(如酚类物质)和重聚木质素加剧了木质素对纤维素糖化的抑制作用，并降低木质素反应活性，阻碍下游木质素的回收利用。因此，克服木质素解聚/重聚反应对纤维素糖化的抑制作用，从而增强纤维素糖化成为木质纤维素生物炼制领域中新的技术热点。此外，在传统生物炼制过程中，木质素一般作燃烧供能用，这极大地浪费了木质素资源，也成为生物炼制制备燃料乙醇经济可行性差的主要原因之一。

综上所述，从过程有效性和木质纤维资源全值化利用角度出发，目前的木质纤维原料酸性预处理方法存在着一些问题，有待于进一步优化。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种利用碳正离子清除剂提高木质纤维素酶解糖化效率并联产木质素吸附剂的方法，即通过添加碳正离子清除剂的酸性有机溶剂预处理木质纤维原料，经酶水解制取可发酵性糖并联产木质素吸附剂的工艺，以期实现纤维素的高效转化和木质素的增值利用，降低生产成本，为工业化放大提供新方法和依据。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种利用碳正离子清除剂处理木质纤维素制备可发酵性糖并联产木质素吸附剂的方法，包括酸性有机溶剂预处理、酶水解制备可发酵性糖和联产木质素吸附剂步骤；在所述的酸性有机溶剂预处理步骤中，添加碳正离子清除剂。

所述的碳正离子清除剂选自2-萘酚、2-萘酚-7-磺酸钠、甘露醇和紫丁香酸中的一种以上。

所述的碳正离子清除剂的用量为3-25％g/g绝干物料。

所述酸性有机溶剂预处理步骤为：用稀硫酸和乙醇对风干木质纤维原料进行酸性有机溶剂预处理，乙醇的体积用量50-90％，酸用量0.5-5g/L，碳正离子清除剂用量5-25％，固液比1∶5-1∶10，控温处理到预定时间，然后进行过滤、洗涤，回收有机溶剂木质素。

所述的酶水解制备可发酵性糖步骤中，采用的酶为纤维素酶，是以木霉、曲霉或细菌产生的能降解纤维素成葡萄糖的纤维素酶的一种或多种酶的复合物。

所述的酶水解制备可发酵性糖步骤中，酶水解底物浓度为50-200g/L。

所述的利用碳正离子清除剂处理木质纤维素制备可发酵性糖并联产木质素吸附剂的方法，具体步骤如下：