一种生物秸秆综合利用生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物质能源与资源利用技术领域，具体涉及一种生物秸杆综合利用生产方法。
【背景技术】
[0002]我国是一个农业大国，全国种植玉米、甜高粱的面积达几亿亩。这样，每年就可产生几亿吨的秸杆。近年来，随着农村生活能源结构的变化与集约化生产的发展，秸杆逐步从传统的农业原料演变成一种无用的负担物，大部分成为种植户田间地头的焚烧物。秸杆焚烧会产生大量的二氧化碳，成为严重的空气污染源。由于秸杆焚烧带来的空气污染问题，有人提出，把秸杆直接还田作为治理秸杆焚烧的措施。但是将未经处理的干秸杆直接还田，没有发酵处理时间，没腐烂的秸杆不但起不到肥田作用，反而影响作物出苗率。目前，除了将秸杆直接还田，还提出将秸杆加工成饲料。但是由于技术原因，饲料产品的质量和稳定性都不能得到保证。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种生物秸杆综合利用生产方法，该方法能够全利用生物秸杆，零垃圾、环境友好、易于推广应用。
[0004]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
本发明提供了一种生物秸杆综合利用生产方法，包括如下步骤:
(1)生物秸杆预处理:将刚收获的生物秸杆自然晾干至含水率不大于15%时，粉碎至粒度为0.l~10mm的秸杆粉状物，然后于105~120°C下灭菌20~30min备用；
(2)搅拌下，先向步骤(1)得到的秸杆粉状物中加入秸杆粉状物总重量5~20倍量无菌水，混合均匀，调节pH值6~7，温度为35~40°C，然后再加入复合酶A(纤维素酶、纤维素二糖酶及木聚糖酶)和菌A (酵母菌)进行发酵，发酵时间为12~24小时，发酵完成后停止搅拌并将乙醇进行精馏，馏出物为乙醇，馏余物备用；其中复合酶A的加入量为基于单位秸杆粉状物干基质量200?800个标准酶活；菌A的加入量为秸杆粉状物干基质量0.1-0.3% ;
(3)搅拌下，向步骤(2)得到的馏余物中加入馏余物总重量5~20倍量无菌水，混合均匀，调节pH值4.5~5.5，温度为30~50°C，然后再加入复合酶B (内切β-木聚糖酶、外切β -木聚糖酶和β -木二糖苷酶、真菌木聚糖或细菌木聚糖)和菌Β (厌氧菌)进行发酵，发酵时间为0.5-5小时，发酵完成后停止搅拌并用截留分子量为5000?50000的超滤膜浓缩至总固形物浓度为10?20%，再经过真空浓缩和冷冻干燥得到低聚木糖，过滤残渣备用；
(4)于温度30~45°C，压力为0.15-0.25MPa，向步骤(3)得到的残渣中加入残渣总干基质量0.1-0.2%菌C (蜡质芽孢杆菌和青霉菌)和残渣总干基质量2~4%吐温80进行蒸煮，常规制浆设备制得纸浆浆料。
[0005]所述生物秸杆为玉米秸杆、小麦秸杆、高粱秸杆、棉花秸杆或水稻秸杆。
[0006]所述步骤(1)灭菌条件为温度为110°C灭菌30min。
[0007]所述步骤(2)复合酶A中酶A1、酶A2和酶A3的浓度比例为1: (0.3~2): (0.5~5)。
[0008]所述步骤(3)复合酶B中酶B1、酶B2和酶B3的浓度比例为1:(0.3-2):(0.5~5)。
[0009]所述步骤(4)中菌C种C1与C2的质量比为1:(0.5~5)。
[0010]所述步骤(4)中常规制浆设备采用常规制浆工艺得到纸浆。
[0011]与现有技术相比:本发明的优点是:
(1)本发明方法能够充分利用生物秸杆，生产乙醇、低聚木糖和纸浆，环境友好、零排放。
[0012](2)本发明生产工艺采用生物发酵，不会因为添加传统的酸碱而对环境产生二次污染，简单实用，生产成本底，便于产业化，具有较好的推广前景。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例对本发明进一步的描述，但是并不限制本发明的内容。
[0014]实施例1
一种生物秸杆综合利用生产方法，包括如下步骤:
(1)生物秸杆预处理:将刚收获的生物秸杆自然晾干至含水率不大于15%时，粉碎至粒度为0.l~10mm的秸杆粉状物，然后于105~120°C下灭菌20~30min备用；
(2)搅拌下，先向步骤(1)得到的秸杆粉状物中加入秸杆粉状物总重量5~20倍量无菌水，混合均匀，调节pH值6~7，温度为35~40°C，然后再加入复合酶A(纤维素酶、纤维素二糖酶及木聚糖酶)和菌A (酵母菌)进行发酵，发酵时间为12~24小时，发酵完成后停止搅拌并将乙醇进行精馏，馏出物为乙醇，馏余物备用；其中复合酶A的加入量为基于单位秸杆粉状物干基质量200?800个标准酶活；菌A的加入量为秸杆粉状物干基质量0.1-0.3% ;
(3)搅拌下，向步骤(2)得到的馏余物中加入馏余物总重量5~20倍量无菌水，混合均匀，调节pH值4.5~5.5，温度为30~50°C，然后再加入复合酶B (内切β-木聚糖酶、外切β -木聚糖酶和β -木二糖苷酶、真菌木聚糖或细菌木聚糖)和菌Β (厌氧菌)进行发酵，发酵时间为0.5-5小时，发酵完成后停止搅拌并用截留分子量为5000?50000的超滤膜浓缩至总固形物浓度为10?20%，再经过真空浓缩和冷冻干燥得到低聚木糖，过滤残渣备用；
(4)于温度30~45°C，压力为0.15-0.25MPa，向步骤(3)得到的残渣中加入残渣总干基质量0.1-0.2%菌C (蜡质芽孢杆菌和青霉菌)和残渣总干基质量2~4%吐温80进行蒸煮，常规制浆设备制得纸浆浆料。
[0015]
实施例2
本实施例的制备方法与实施例1相同部分不再重述，不同之处在于步骤(1)灭菌条件为温度为110°c灭菌30min。
[0016]实施例3
本实施例的制备方法与实施例1相同部分不再重述，不同之处在于步骤(2)复合酶A中酶A1、酶A2和酶A3的浓度比例为1:(0.3-2):(0.5~5)0
[0017]实施例4
本实施例的制备方法与实施例1相同部分不再重述，不同之处在于步骤(3)复合酶B中酶B1、酶B2和酶B3的浓度比例为1:(0.3-2):(0.5~5)。
[0018] 实施例5
本实施例的制备方法与实施例1相同部分不再重述，不同之处在于步骤(4)中菌C种C1与C2的质量比为1: (0.5~5)。
【主权项】
1.一种生物秸杆综合利用生产方法，其特征在于包括如下步骤: (1)生物秸杆预处理:将刚收获的生物秸杆自然晾干至含水率不大于15%时，粉碎至粒度为0.l~10mm的秸杆粉状物，然后于105~120°C下灭菌20~30min备用； (2)搅拌下，先向步骤(1)得到的秸杆粉状物中加入秸杆粉状物总重量5~20倍量无菌水，混合均匀，调节pH值6~7，温度为35~40°C，然后再加入复合酶A(纤维素酶、纤维素二糖酶及木聚糖酶)和菌A (酵母菌)进行发酵，发酵时间为12~24小时，发酵完成后停止搅拌并将乙醇进行精馏，馏出物为乙醇，馏余物备用；其中复合酶A的加入量为基于单位秸杆粉状物干基质量200?800个标准酶活；菌A的加入量为秸杆粉状物干基质量0.1-0.3% ; (3)搅拌下，向步骤(2)得到的馏余物中加入馏余物总重量5~20倍量无菌水，混合均匀，调节pH值4.5~5.5，温度为30~50°C，然后再加入复合酶B (内切β-木聚糖酶、外切β -木聚糖酶和β -木二糖苷酶、真菌木聚糖或细菌木聚糖)和菌Β (厌氧菌)进行发酵，发酵时间为0.5-5小时，发酵完成后停止搅拌并用截留分子量为5000?50000的超滤膜浓缩至总固形物浓度为10?20%，再经过真空浓缩和冷冻干燥得到低聚木糖，过滤残渣备用； (4)于温度30~45°C，压力为0.15-0.25MPa，向步骤(3)得到的残渣中加入残渣总干基质量0.1-0.2%菌C (蜡质芽孢杆菌和青霉菌)和残渣总干基质量2~4%吐温80进行蒸煮，常规制浆设备制得纸浆浆料。2.根据权利要求1所述的生物秸杆综合利用生产方法，其特征在于:所述生物秸杆为玉米秸杆、小麦秸杆、高粱秸杆、棉花秸杆或水稻秸杆。3.根据权利要求1所述的生物秸杆综合利用生产方法，其特征在于:所述步骤(1)灭菌条件为温度为110°c灭菌30min。4.根据权利要求1所述的生物秸杆综合利用生产方法，其特征在于:所述步骤(2)复合酶A中酶A1、酶A2和酶A3的浓度比例为1:(0.3-2):(0.5~5)。5.根据权利要求1所述的生物秸杆综合利用生产方法，其特征在于:所述步骤(3)复合酶B中酶B1、酶B2和酶B3的浓度比例为1:(0.3-2):(0.5~5)。6.根据权利要求1所述的生物秸杆综合利用生产方法，其特征在于:所述步骤(4)中菌C种C1与C2的质量比为1: (0.5~5)。7.根据权利要求1所述的生物秸杆综合利用生产方法，其特征在于:所述步骤(4)中常规制浆设备采用常规制浆工艺得到纸浆。
【专利摘要】本发明涉及一种生物秸秆综合利用生产方法，将生物秸秆先进行生物发酵制备乙醇，然后将馏出物二次发酵制备低聚木糖，最后将残渣用作纸浆工艺。该方法工艺简单，环境友好，成本低且半纤维素、纤维素、木质素分离彻底。本发明在国际上首次实现了纤维素与木质素环境友好的分离技术，为秸秆全元素、高附加值、综合利用奠定了基础。在此基础上，衍生或生成附加值更高的产品。本发明生产工艺中做到了对秸秆“吃干榨净”，做到了秸秆组分的综合利用，并且实现了零排放、零污染。
【IPC分类】D21C5/00, C12P7/10, C12P19/14
【公开号】CN105316366
【申请号】CN201510679299
【发明人】陈国章
【申请人】陈国章
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月20日