[其他]水解分解木质纤维素和淀粉物质的有机溶胶化方法

说明书

对于一定类型的纤维素物质，特别是木质纤维素，用水解法得到的有机溶胶的溶解作用的独特能力已经得到成功的论证。用有机溶胶溶液最容易除去木质素的木头是杨木，而针叶树，如云杉，松树特别是铁杉（Tsuga    Hetrophlla）则表现出对抗性。发现甘蔗皮比较容易被水解。棉绒纤维，本来是纯的纤维素，特别是结晶的部分用以前的工艺方法很难水解，习惯上，用容易除去木质素的纤维素物质来说明有机溶胶化方法，而针叶树因为对水解有对抗作用和对快速转化为单体产物需苛刻的条件，因此就避而不谈。

由于本质上不同的水解化学作用及担心重要的蛋白质部分被破坏，混合的淀粉/纤维素的植物产品，如谷物类和块茎类不用有机溶胶方法水解。

先有技术记述了纤维物质和植物作物的杆茎去除木质素和/或糖化的各种有机溶胶化的方法。一般地说，这样的方法包括使用一种水和溶剂如醇和酮的混合物，有时也用一种特殊的或非极性的天然溶剂同酸性化合物一起加速水解。在大多数情况下，为了完成去除木质素和水解成低分子量的产物，需要处理若干小时。

因此先有技术方法的特征为去除木质素能力很弱，缓慢的水解速度和大量的糖降解为非糖物质，主要是糠醛和低分子酸，因此在工业规模上发展这样的方法，再游离糖的回收上就不是很有吸引力的了。我们所了解的所有先前的有机溶胶化方法，都在某种程度上存在这些缺点，这种缺点很长时间被认为是有机溶胶化方法所固有的，特别是对于软木抗除木质素和棉绒纤维抗水解。

美国专利1919623（Dreyfus    1933）叙述了用溶解在丙酮-水载体溶剂中的浓的强酸来预处理粉碎的木材。木片浸泡以后，挥发掉溶剂，以致酸在木头结构中得以浓集，加热以后纤维素在原地被水解，过量的酸用新的丙酮-水溶剂抽提出，该溶剂在进一步处理时可再次使用。在这种初步的水解阶段，不发生去除木质素作用和溶解作用。这样处理的木片再在弱酸水溶液中煮沸。美国专利2022654（Dreyfus    1935）叙述了一种生产纤维素低浆的相似方法，为了软化木材，木片用水中带有80%丙酮的浓酸进行预处理，然后把全部的酸基本上都去除后，木片在一个压力容器中用50%到80%的丙酮水混合物和非极性有机溶剂，在170℃到230℃蒸煮9到12小时。美国专利2959500（Schlapfer等）叙述了一种水解方法，用包含有选择好的醇类和水及任意的非极性溶剂，在120℃到200℃，在少量的酸性化合物存在下进行处理，要求这种酸性化合物不同所选择的醇反应。本方法与所设想的相同，实际上是很慢的，单糖的产率比理论值要低的多。美国专利1964646（Oxley等人1934）给出了用强酸的缓慢糖化作用，而美国专利1856567（Kleinert等人1932）涉及到在升温下使用含水醇，在压力容器中使用少量的酸或碱作为去除木质素助剂，生产纤维素低浆。所述的处理过程，每个阶段都需要3小时。美国专利2951775（Apel）叙述了其中的先有技术，其中使用多次应用的浓盐酸在250℃到30℃下糖化木材。匈牙利专利D21C3（Paszner等人）叙述了用酸化的含水丙酮溶液，其中有机溶剂含量要大于70%，一步处理木质纤维素，要求对所有类型的木材都快速地全部溶解。根据木材种类不同，糖的产率可达65%到72%。

本发明的主要目的是快速和定量地溶解和回收含在物料中的木质纤维素和淀粉的化学组分。

本发明的目的之一是减少水解时间及实际上增加糖的生成速度。

本发明的目的之一是在酸存在下的高温水解方法中减少糖降解为非糖物质。

本发明的目的之一是同时溶解，然后分别回收物料中含有的木质纤维素和淀粉的化学成分，如果这些物质是谷物或含有淀粉的块茎，产生的主要是戊糖和乙糖，木质素和蛋白丰富的产物。

本发明的目的之一是以这样的方法进行水解，即当有机挥发物从水解液中除去后，而且把木质素或蛋白质的残留物从残余的溶液中分离后，用这种方法可得到高于10%重量的固体糖。

本发明的另一个目的是实际上减少了为维持和调整水解速度所需要酸的浓度。因此实际上降低了酸在高温下对溶解作用的催化作用。

另一个方面，本发明的目的是降低了在水解过程中为达到一定的反应速度所需要的反应温度且使糖的回收量达到极大值。

本发明的另外一个目的是使用热容和汽化热值都比水的低沸点溶剂，降低了水解所需要的能量。

本发明的另一个目的是对于水解纤维素物料可得到高纯度，低DP值的纤维素，对于水解含淀粉的谷物或块茎所得的蛋白质沉积物可适用动物饲料，食品添加剂和工业用的填充剂和吸附剂。