一种酶解糖液的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种酶解糖液的制备方法，包括以下步骤：将农作物秸秆经过汽爆预处理；将所述预处理后的产物进行常压闪蒸；将所述常压闪蒸的产物进行真空闪蒸，然后经过酶解，得到酶解糖液。本发明将常压闪蒸和真空闪蒸结合，瞬间降低预处理产物的压力，使预处理产物中的水、酸、醛等混合液体随着压力的降低沸点也降低，从而变为气态而蒸发，达到降低温度，去除酸类和醛类的目的。而且两种闪蒸相结合，酸类和醛类的去除效果更佳。
【专利说明】一种酶解糖液的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及纤维素乙醇领域，特别涉及酶解糖液的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着石油资源的逐渐枯竭和环境的日益恶化，大力推广使用可再生能源技术已成 为许多国家能源发展战略的重要组成部分，以减少对石油资源的依赖和温室气体的排放。
[0003] 纤维素乙醇技术，是一种高端的清洁能源技术，因为它可以被用来替代传统的粮 食乙醇技术，利用地球上广泛存在的纤维素质生物原料生产清洁的乙醇燃料，被寄予了很 高的期望。
[0004] 纤维素乙醇是指以纤维素生物质为原料生产的乙醇。纤维素生物质是由纤维素 (30-50% )，半纤维素（20-40% )，和木质素（15-30% )组成的复杂材料，其可以为农作物 秸杆、林业加工废料、甘蔗渣等废弃物。
[0005] 目前，纤维素乙醇的生产方法为：（1)以粉碎后的纤维素生物质为原料，按照酸法 水解、碱法水解或蒸汽汽爆进行预处理；（2)经预处理后的原料通过纤维素酶使其中的纤 维素及半纤维素转化为可发酵的酶解糖液；（3)酶解糖液经过固液分离、脱毒，去除预处理 中添加的酸、碱或化学药剂；(4)加入酿酒酵母，通过酿酒酵母菌使酶解糖液中的单糖发酵 生产出含有乙醇的成熟醪液；（5)醪液经过蒸馏脱水即可得到乙醇。
[0006] 在该方法中，有效的预处理过程直接影响后续的发酵效率。其中蒸汽汽爆预处理 是应用较多一种方法。秸杆等纤维素生物质在蒸汽汽爆预处理过程中，部分纤维素、半纤维 素和木质素在高温下发生降解反应而产生一些酸类、醛类物质，这些物质对于后续的生物 发酵菌种具有毒害作用。因此采用该种蒸汽汽爆预处理后，后续的酶解糖液必须经过固液 分离、脱毒，去除预处理中添加的或产生的酸、碱或其他有机物以后，再进行生物发酵，才能 具有较好的生物发酵效率。
[0007] 但是脱毒过程中需要使用活性炭，不但造成酶解糖液的损失，而且对设备材质要 求高，增加了生产成本。
【发明内容】
[0008] 本发明解决的技术问题在于提供一种酶解糖液的制备方法，可以有效去除毒害物 质，而且糖液没有损失，对设备要求低。
[0009] 本发明公开了一种酶解糖液的制备方法，包括以下步骤：
[0010] (A)将农作物秸杆经过汽爆预处理；
[0011] (B)将所述预处理后的产物进行常压闪蒸；
[0012] (C)将所述常压闪蒸的产物进行真空闪蒸，然后经过酶解，得到酶解糖液。
[0013] 优选的，所述步骤（A)中，所述汽爆预处理的蒸汽压力为L 2?I. 8Mpa。
[0014] 优选的，所述步骤（A)中，汽爆预处理的时间为5?15分钟。
[0015] 优选的，所述步骤（B)中，所述常压闪蒸的进料温度为170?190°C。
[0016] 优选的，所述步骤（B)中，所述常压闪蒸的时间为2?5秒。
[0017] 优选的，所述步骤（B)中，所述常压闪蒸的出料温度为90?95°C。
[0018] 优选的，所述步骤（C)中，所述真空闪蒸的进料温度为90?95°C。
[0019] 优选的，所述步骤（C)中，所述真空闪蒸的时间为6?10分钟。
[0020] 优选的，所述步骤（C)中，所述真空闪蒸的出料温度为65?70°C。
[0021] 与现有技术相比，本发明的酶解糖液的制备方法，包括以下步骤：将农作物秸杆经 过汽爆预处理；将所述预处理后的产物进行常压闪蒸；将所述常压闪蒸的产物进行真空闪 蒸，然后经过酶解，得到酶解糖液。本发明将常压闪蒸和真空闪蒸结合，瞬间降低预处理产 物的压力，使预处理产物中的水、酸、醛等混合液体随着压力的降低沸点也降低，从而变为 气态而蒸发，达到降低温度，去除酸类和醛类的目的。而且两种闪蒸相结合，酸类和醛类的 去除效果更佳。
【具体实施方式】
[0022] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0023] 本发明实施例公开了一种酶解糖液的制备方法，包括以下步骤：
[0024] (A)将农作物秸杆经过汽爆预处理；
[0025] (B)将所述预处理后的产物进行常压闪蒸；
[0026] (C)将所述常压闪蒸的产物进行真空闪蒸，然后经过酶解，得到酶解糖液。
[0027] 按照本发明，首先将农作物秸杆经过汽爆预处理，所述汽爆预处理的蒸汽压力优 选为1. 2?I. 8MPa，汽爆预处理的时间优选为5?15分钟。汽爆预处理的温度优选为170? 200°C。具有细胞结构的植物原料在高压、高温介质下汽相蒸煮，半纤维素和木质素产生一 些酸性物质，使半纤维素降解成可溶性糖，同时复合胞间层的木质素软化和部分降解，从而 削弱了纤维间的粘结。然后突然减压，介质和物料共同作用完成物理的能量释放过程。物料 内的汽相介质喷出瞬间急速膨胀，同时物料内的高温液态水迅速暴沸形成闪蒸，对外作功， 使物料从胞间层解离成单个纤维细胞。汽爆预处理后的产物更易于酶解和发酵。
[0028] 得到预处理产物后，对所述预处理后的产物进行常压闪蒸。所述常压闪蒸的进料 温度优选为170?190°C。所述常压闪蒸的时间优选为2?5秒。所述常压闪蒸的出料温 度优选为90?95 °C。
[0029] 所述常压闪蒸后，对产物进行真空闪蒸，所述真空闪蒸的进料温度优选为90? 95°C。所述真空闪蒸的时间优选为6?10分钟。所述真空闪蒸的出料温度优选为65? 70。。。
[0030] 本发明将常压闪蒸和真空闪蒸结合，瞬间降低预处理产物的压力，使预处理产物 中的水、酸、醛等混合液体随着压力的降低沸点也降低，从而变为气态而蒸发，达到降低温 度，去除酸类和醛类的目的。而且两种闪蒸相结合，酸类和醛类的去除效果更佳。
[0031] 按照本发明，真空闪蒸的产物经过酶解，得到酶解糖液。所述酶解为纤维素酶酶 解。所述酶解的温度优选为45?55°C，所述酶解的时间为60?72小时。所述酶解的PH 条件优选为4. 2?4. 8。
[0032] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的酶解糖液的制备方法进 行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0033] 实施例1
[0034] 将50KG(水分含量20% )农作物秸杆经过筛分除尘后进入汽爆预处理系统，与处 理系统在I. 3MPa，170°C下汽相蒸煮12分钟，迅速减压，得到预处理产物。
[0035] 将所述预处理产物加热至170°C，常压闪蒸2秒，降温至95°C，进行真空闪蒸10分 钟，降至70°C。计入0. 32Kg(预处理物料绝干质量1% )纤维素酶，在常压，45°C，PH4. 8条 件下进行酶解，得到酶解糖液。
[0036] 重复了 3个批次。闪蒸后的结果参见表1。
[0037] 实施例2
[0038] 将50KG(水分含量20% )农作物秸杆经过筛分除尘后进入汽爆预处理系统，与处 理系统在I. 4MPa，180°C下汽相蒸煮10分钟，迅速减压，得到预处理产物。
[0039] 将所述预处理产物加热至180°C，常压闪蒸3秒，降温至93°C，进行真空闪蒸8分 钟，降至68°C。计入0. 32Kg(预处理物料绝干质量1%)纤维素酶，在常压，45°C，PH4. 8条 件下进行酶解，得到酶解糖液。
[0040] 重复了 3个批次，每个批次做两罐。闪蒸后结果参见表1。
[0041] 实施例3
[0042] 将50KG(水分含量20% )农作物秸杆经过筛分除尘后进入汽爆预处理系统，与处 理系统在I. 6MPa，190°C下汽相蒸煮8分钟，迅速减压，得到预处理产物。
[0043] 将所述预处理产物加热至190°C，常压闪蒸4秒，降温至90°C，进行真空闪蒸6分 钟，降至65°C。计入0. 32Kg(预处理物料绝干质量1% )纤维素酶，在常压，45°C，PH4. 8条 件下进行酶解，得到酶解糖液。
[0044] 重复了 4个批次，每个批次做两罐。闪蒸后结果参见表1。
[0045] 表1预处理后及真空闪蒸后物料中的醛、酸含量
[0046]
【权利要求】
1. 一种酶解糖液的制备方法，包括以下步骤： (A) 将农作物秸杆经过汽爆预处理； (B) 将所述预处理后的产物进行常压闪蒸； (C) 将所述常压闪蒸的产物进行真空闪蒸，然后经过酶解，得到酶解糖液。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（A)中，所述汽爆预处理的 蒸汽压力为1. 2?1. 8Mpa。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（A)中，汽爆预处理的时间 为8?15分钟。
4. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（B)中，所述常压闪蒸的进 料温度为170?190°C。
5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（B)中，所述常压闪蒸的时 间为2?5秒。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（B)中，所述常压闪蒸的出 料温度为90?95 °C。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（C)中，所述真空闪蒸的进 料温度为90?95 °C。
8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（C)中，所述真空闪蒸的时 间为6?10分钟。
9. 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（C)中，所述真空闪蒸的出 料温度为65?70 °C。
【文档编号】C12P19/14GK104480163SQ201410842238
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月30日 优先权日:2014年12月30日
【发明者】生晓东, 刘玉金, 肖伟良, 李学业 申请人:松原光禾能源有限公司