本发明涉及纤维素乙醇
技术领域：
，具体的说是涉及一种木质纤维素原料的预处理工艺。
背景技术：
：21世纪所面临的能源和环境危机，已成为人类文明发展的主要障碍。面对日益短缺的能源，人们正在寻找替代化石燃料的新能源。乙醇是生物质液体能源物质，也是化石燃料最可能的替代品。乙醇能被石油合成，或者能通过微生物转化生物质获得。全球绝大部分的乙醇就是通过生物发酵的方法获得。发酵法生产乙醇的原料有三种：淀粉类、糖类和纤维素类。目前，利用木质纤维素为原料(例如各种作物秸秆)，采取生物发酵的方法得到乙醇是一种非常有前景的方法。由于木质纤维素的组分成分复杂且稳定，存在许多物理的和化学的屏障，使酶制剂难以与纤维素接触，不能迅速进行酶促反应。因此，植物纤维素原料在酶水解前必须经过预处理。在众多的预处理工艺中，蒸汽爆破技术是应用最为广泛的预处理工艺。目前，用于纤维素乙醇生产的菌株多为国外公司生产，如普渡的C5/C6共发酵菌株和诺维信NS22202共发酵菌株，两者相比在葡萄糖利用率上相当，但是后者在木糖的利用率上却远超过前者。但是，目前的蒸汽爆破预处理工艺存在技术上的缺陷，使超过50％的半纤维素在蒸汽爆破预处理过程中损失，如此便无法充分发挥像NS22202这种共发发酵能力较佳的菌株的能力，同时也增加了蒸汽爆破预处理中的损耗。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种木质纤维素原料的预处理工艺，使得所述预处理工艺在降低木质纤维素原料中纤维素和半纤维素的损失基础上，同时降低汽爆预处理工艺的损耗和吨乙醇原料单耗。为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种木质纤维素原料的预处理工艺，在155-160℃、2.5-3.0％酸浓度、蒸煮时间20min下对木质纤维素原料进行蒸汽爆破预处理。针对现有蒸汽爆破预处理技术易随时大量的半纤维素，本发明发现从汽爆温度、酸浓度和蒸煮时间调节，并使两者同时处于适宜的范围可以获得较高的半纤维素和纤维素回收率，降低汽爆物料的损耗。在本发明的具体实施方式中，所述预处理工艺可在155℃、3.0％酸浓度、蒸煮时间20min下对木质纤维素原料进行蒸汽爆破预处理；或在160℃、2.5％酸浓度、蒸煮时间20min下对木质纤维素原料进行蒸汽爆破预处理。作为优选，所述木质纤维素原料为玉米秸秆；所述酸为硫酸。本发明针对蒸汽爆破预处理工艺的温度和酸浓度设立了多个组合并对玉米秸秆进行汽爆，结果显示，只有在本发明所限定的温度、酸浓度、蒸煮时间下才能够以高于60％的最大限度半纤维素的回收率实现降低汽爆损耗的目的。由以上技术方案可知，本发明调整汽爆温度、酸浓度以及蒸煮时间同时处于适宜的范围值内，实现了在降低纤维素和半纤维素的损失基础上，同时降低汽爆预处理工艺的损耗和吨乙醇原料单耗的目的，所得汽爆物料可以充分调动C5/C6共发酵菌株的能力，提高纤维素乙醇的生产效率。具体实施方式本发明实施例公开了一种木质纤维素原料的预处理工艺。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的预处理工艺已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
发明内容、精神和范围内对本文所述的预处理工艺进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种木质纤维素原料的预处理工艺进行详细说明。实施例1：本发明所述预处理工艺在155℃、3.0％硫酸浓度、蒸煮时间20min下对木质纤维素原料进行蒸汽爆破预处理。实施例2：本发明所述预处理工艺在160℃、2.5％硫酸浓度、蒸煮时间20min下对木质纤维素原料进行蒸汽爆破预处理。实施例3：不同温度和硫酸浓度的预处理工艺对比按照表1设置不同汽爆温度、硫酸浓度和蒸煮时间，其他汽爆条件一致，然后统计汽爆后纤维素和半纤维素回收率、蒸汽损耗、硫酸损耗，同时以汽爆物料进行纤维素乙醇的生产(诺维信NS22202共发酵菌株)，统计吨乙醇玉米秸秆单耗，结果见表2。表1不同预处理工艺参数温度酸浓蒸煮时间实验例1160℃2.50％20min实验例2155℃3.00％20min对照1165℃3.00％20min对照2160℃2.00％20min对照3155℃3.50％20min对照4180℃3.00％10min对照5140℃2.50％30min对照6130℃1.50％40min对照7125℃1.00％20min表2对照纤维素回收率半纤维素回收率蒸汽单耗硫酸单耗吨乙醇单耗实验例188.59％60.33％9.670.176.7t实验例289.91％65.55％9.510.186.8t对照184.51％44.65％10.740.207.5t对照289.10％59.62％10.820.217.4t对照388.31％58.38％10.010.257.4t对照480.21％33.86％12.300.268.5t对照593.21％70.23％16.600.459.4t对照695.07％78.52％20.100.6914.3t对照795.71％85.31％25.030.9320.1t由表1和表2可以看出，对照1至对照4不仅在半纤维素回收率上比较低，同时汽爆损耗也较高；而对照5至对照7虽然具有较高的半纤维素回收率，但是由于预处理效果差，实际原料利用率低，汽爆损耗方面是最高的。只有本发明所限定的各项参数内才具有超过60％的半纤维素回收率，以及最低的汽爆工艺材料方面的损耗。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。当前第1页1 2 3