[发明专利]用热水结合绿液预处理提高竹材酶解糖化效率的方法在审
申请号: | 202111075048.5 | 申请日: | 2021-09-14 |
公开(公告)号: | CN113667701A | 公开(公告)日: | 2021-11-19 |
发明(设计)人: | 骆莲新;王绪崇;朱秋晓;张胜;王婷婷 | 申请(专利权)人: | 广西大学 |
主分类号: | C12P7/10 | 分类号: | C12P7/10;C12P19/14;C12P19/02 |
代理公司: | 广西南宁公平知识产权代理有限公司 45104 | 代理人: | 黄宗全 |
地址: | 530004 广西壮族*** | 国省代码: | 广西;45 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 热水 结合 预处理 提高 竹材 糖化 效率 方法 | ||
本发明公开了用热水结合绿液预处理提高竹材酶解糖化效率的方法,取风干竹材经热水预处理、然后再进行绿液预处理,再进行盘磨,最后进行纤维素酶酶解糖化。本方法可大大提高竹材的酶解糖化效率,纤维素的酶解效率最高可达到96.65%。使用本方法得到的糖可用于制取工业乙醇,从而提高竹子的经济效益,扩大了应用范围,并且随着效率的提高,还可以节约能源。
技术领域
本发明涉及生物质清洁化能源领域,尤其是用热水结合绿液预处理提高竹材酶解糖化效率的方法。
背景技术
随着我国经济的发展,能源短缺的问题日益凸显,且国家对环境保护的要求也越来越严格,寻找可替代化石燃料的清洁化能源刻不容缓。因此,一大批科研人员将目光聚焦在可再生的生物质上,利用生物质生产燃料乙醇既环保又可以缓解能源紧张问题。我国竹类资源丰富,但是由于竹材纤维不如木材纤维,在制浆造纸领域的利用率相对较低。然而其纤维素含量大致可以达到40%,含量丰富,在制取可发酵糖方面具有很好的优势。但是由于竹子的结构比较致密,纤维素酶很难进入未经预处理的竹子中,难以接触到纤维素,因此酶解糖化效率极低。
目前的预处理方法主要有物理法、化学法、生物法、物理化学联合法等,而其中应用最多的是化学法,主要包括稀酸预处理、热水预处理、碱预处理、有机溶剂预处理、离子液体预处理等,酸预处理会有大量的酸溶木质素出现,会导致木质素的重吸附阻碍纤维素的酶解,有机溶剂和离子液体预处理的成本较高,现阶段每百克原料的酶解还原糖的得率在50%以下,酶解糖化效率不高。也有些直接使用绿液预处理的,当绿液预处理条件在达到一定程度时,效果增加的已经不明显了。
发明内容
本发明为了进一步提高纤维素酶对竹材原料中纤维素的酶解效率,节约预处理过程中的能耗以及纤维素酶的使用量,提供了用热水结合绿液预处理提高竹材酶解糖化效率的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:
用热水结合绿液预处理提高竹材酶解糖化效率的方法,取风干竹材先后经热水预处理、绿液预处理,然后再进行盘磨,最后进行纤维素酶酶解糖化。
所述热水预处理是将热水加入到竹材中,保温120℃,保温时间75min。
所述热水预处理中按绝干竹材与热水的固液比为1:6g/mL。
所述的绿液是用造纸工厂绿液调配而成,其中碳酸钠135.60g/L、氢氧化钠22.13g/L、硫化钠25.10g/L。
所述的绿液预处理的蒸煮条件为绝干竹材与蒸煮液的固液比为1:6g/mL。
所述的蒸煮液是绿液与水的混合液,其中绿液的添加量以总碱量计为绝干竹材质量的10%~20%,其余为水。
所述绿液预处理的处理温度为140~160℃,保温时间为75min。
所述的纤维素酶的活性为128FPU/g,纤维素酶的用量为15~20FPU/g绝干竹材。
所述纤维素酶酶解糖化是在pH为4.5~5.0,温度为50~60℃,水浴摇床的转速为150r/min的条件下进行。
与现有技术相比本发明的有益结果:
使用热水结合绿液法对竹材进行预处理,可以去除竹材中的大部分木质素,可减少木质素对酶解效率的负面影响,且使用的绿液可从造纸工厂直接取用,在一定程度上可以节约成本,从而使经济效益最大化。经过预处理后的竹材的纤维素含量提高,结合纤维素酶进行酶解可使竹材的酶解效率得到很大程度的提高,纤维素的酶解糖化得率可达到96.65%,几乎达到完全水解,通过制取燃料乙醇可以有效缓解化石能源短缺问题。
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