本发明涉及一种植物秸秆全组分综合利用制备生物质燃料的预处理方法，具体地说，涉及植物秸秆预处理后各组分综合利用，制备燃料乙醇、生物天然气、高热值固体木质素燃料的方法。
背景技术：
我国可利用的生物质资源丰富，仅农作物秸秆每年产量可达6亿吨之多，农作物生长周期短、产量丰富，因此包括农作物在内的植物秸秆是一种真正意义上取之不尽的可再生生物质资源，然而，植物体在进化过程中，其内部形成了很强的微生物抗拒机制，如直接制成生物质能源，不但利用率低，而且还造成资源浪费，因而只有经过预处理，才能提高酶解效率，并被微生物利用，制成生物质燃料。
植物秸秆是由纤维素、半纤维素和木质素三大组分及其他少量组分组成的生物质。其中，半纤维素是种杂多糖物质，由两种以上单糖或糖醛酸基组成的含有支链的复合多糖，聚合度比纤维素低，与纤维素分子只有氢键连接和物理混合，无化学键结合，也是构成细胞壁的主要成分，降解后可被微生物利用生产各种发酵产品，如沼气、油脂、丁醇、乙醇等，同时也可生产糠醛、低聚木糖等产品；纤维素是由葡萄糖基构成的直链状高分子化合物，是组成细胞壁的主要成分，降解成葡萄糖后可微生物发酵成产品，如乙醇、丁醇、乳酸、油脂等；木质素是植物中除少数单宁(多元酚化合物)物质外，唯一的芳香族高分子化合物，有分支的具有三度空间的网络状分子，是无定形的，与半纤维素有化学键连接，木质素结构复杂，化学性质不稳定，对化学品和气体具有较强的吸收能力，比表面积180m2/g，反应能力很强。木质素主要充填在细胞之间及细胞壁内微细纤维之间，使植物体具有刚性，可用于生产树脂、地膜、粘合剂、橡胶添加剂和药物缓释剂等，也可直接作为高热值生物质固体燃料使用；少量组分是无机盐类、糖、植物碱、环多醇、树脂、脂肪、单宁、色素，以及多糖类物质如胶质、植物粘液、淀粉、果胶质、多乳糖等。
目前，本领域对植物秸秆原料的利用，大部分研究局限于利用其单一组分为目标，其余组分低值利用甚至作为废弃物处理，没有发挥各组分的资源优势，难以产生经济效益甚至造成严重污染，如造纸工业只利用纤维素组分，其生产工艺以获得高品质纤维素为目标，在生产过程中半纤维素和木质素受到严重破坏，不但无法高值化利用，而且造成环境污染。例如被广泛关注的将植物秸秆原料用于沼气发酵，虽然可以将秸秆全部用于沼气发酵，但仍然存在以下问题：一是微生物降解速率慢，产气周期长，效率低下；二是秸秆原料上浮，与微生物接触比表面积小，反应速度缓慢，同时，漂浮原料结壳阻止沼气逸出；三是大多采用传统的地窖池发酵，无法控制发酵温度和产气速率，出现夏天产气多，冬天产气少或不产气现象。
为了解决利用秸秆进行沼气发酵的问题，本领域技术人员开发出各种植物秸秆发酵沼气的生物反应器和生产工艺，例如申请号为200510016826.8公开的“连续进排料沼气干发酵装置及增保温方法”；申请号为200810141177.8公开的“一种利用秸秆干式发酵生产沼气的工艺”等；然而这些工艺都是以植物秸秆原料整体进行沼气发酵，而不是根据各组分的不同性质分别利用，导致效率低、利用率低，废料无法再利用，产生二次污染的问题。
因此，本领域中迫切需要改善植物秸秆原料预处理方法，实现全组分的综合利用，从而既能解决现有工艺中无法整体利用植物秸秆原料，导致经济效益低下和二次污染的问题；又能解决现有技术在植物秸秆原料全组分利用中，使用有机溶剂和化学品，带来的整体投入大、溶剂回收设备工艺复杂等问题。可见，预处理效果直接决定了植物秸秆被酶及微生物转化为生物质燃料的品质和效率，一般高品质的生物质燃料，可以直接替代日益稀缺的化石燃料。
秸秆预处理的方法，大致可分为物理法(研磨、粉碎)、爆破法(蒸汽爆破、超临界二氧化碳爆破、氨法爆破等)、酸处理法(包括稀酸、浓酸，有硫酸、盐酸、亚硫酸及有机酸)、碱法(包括氢氧化钠、碱性过氧化氢、氨水)、有机溶剂法(甲醇、乙醇、丁醇、苯等)、生物处理法等。而目前主要以酸处理、碱处理、蒸汽爆破等方法为主，其普遍具有的特征是工艺方便，效果显著，但这些方法也各有不足，例如，酸法处理往往要求较高酸浓度和反应温度，增加了反应器的成本，残余化学添加物与原料分离困难，对环境的友好性较差，预处理过程中易产生毒性副产物，会对后续酶解发酵产生抑制作用等；碱法预处理，需要加入碱制剂，不仅增加了成本，同时，所产生的碱废液难以被处理，环境负担大；蒸汽爆破方法，一般有酸爆、碱爆、中性汽爆，中性汽爆除使用蒸汽外无其他化学物质的添加，副产物产生量较小。汽爆能够降低物料的颗粒大小，使其变得疏松多孔，加快酶解过程。但植物秸秆直接使用蒸汽爆破预处理，会产生较多的酶解发酵抑制物，物料酶解后糖收率较低。
公开的CN 1424459A及CN1680413A专利，利用1.4-丁二醇等有机溶剂的高沸点、易回收循环利用等优点，通过加热加压使木质素从纤维素上脱离溶解于溶剂中，实现木质素与纤维素的分离，但1.4-丁二醇价格较高，回收循环系统复杂，因而存在成本高，难以实现工业化生产的技术问题。
公开的CN 1806945A专利，微波辅助离子液预处理汽爆麦草后，48-72h纤维素酶解率可达到100％，但由于离子液的合成工艺复杂，合成成本较高，同样存在成本高，难以实现工业化生产的技术问题。
公开的CN 102051383A专利文件提供一种汽爆处理木质纤维素原料联产沼气、纤维素和木质素的方法，虽然对其组分进行了分离，但是在汽爆过程中低分子量水溶物挥发损失，并发生热化学变化，产生酶解发酵抑制物，导致物料酶解后糖收率较低，并且由于纤维素与木质素的分离使用了碱性溶液进行处理，因而对碱溶液浓度、碱提取温度、碱提取时间要求较高，对设备要求也较高，并产生碱性难降解废水，因而该方法存在成本高，木质素制备方法复杂，废水处理难度大等技术问题，不利于推广和应用。
公开的CN101148830A专利提供了一种使用木质纤维素原料—秸秆的蒸汽汽爆-微波耦合甘油的处理方法，虽然对其组分进行了分离，但是该发明对于秸秆处理使用了有机溶剂甘油，增加了投入成本，且甘油的回收方法也比较复杂，增加了回收设备的要求，不利于推广和应用。
综上所述，现有的植物秸秆全组分综合利用制备生物质燃料的预处理方法，仍有待进一步改进，特别是要充分考虑各组分的生化特性，高效率的转化为液体、气体、固体生物质燃料，并且整个生产过程不加化学品，环境友好。
技术实现要素：
本发明提供了一种植物秸秆全组分综合利用制备生物质燃料的预处理方法，整个技术路线无需使用化学品，可实现植物秸秆原料全组分综合利用，高效率的转化为液体、气体、固体生物质燃料，生产过程无污染、低能耗，大大提高了植物秸秆原料综合利用效率和效益。
需要说明的是，本发明所说的植物秸秆的全组分包括纤维素、半纤维素、木质素及其他少量组分。
其中，所述少量组分包括水溶性无机盐类、糖、植物碱、环多醇、树脂、脂肪、单宁、色素，以及多糖类物质，如胶质、植物粘液、淀粉、果胶质、多乳糖等。
为实现本发明的目的，本发明提供一种植物秸秆全组分综合利用制备生物质燃料的预处理方法，包括：
将经过切段的植物秸秆进行去除包括低分子量水溶性物质的洗涤处理，得到秸秆洗涤液和含有少量低分子量水溶性物质的秸秆物料；
通过将含有少量低分子量水溶性物质的秸秆物料进行汽爆处理，使汽爆处理中产生的酶解发酵抑制物减少，得到酶解发酵抑制物含量减少的汽爆物料；
对所述酶解发酵抑制物含量减少的汽爆物料进行稀释和挤压处理，挤出物料中的酶解发酵抑制物，得到挤出了酶解发酵抑制物的挤压物料和挤出液；
破碎所述挤压物料后，进行预酶解处理，得到预酶解物料；
对所述酶解物料进行裂解处理，得到进一步破碎的预酶解物料；
将进一步破碎的预酶解物料酶解后，得到可用于制备生物质燃料的预产物。
其中，本发明所述的秸秆包括但不限于麦草、稻草、玉米秸秆、芦苇、蔗渣、高粱秆、花生秧等生物质能源植物秸秆中的一种或几种。
其中，所述将经过切段的植物秸秆进行洗涤处理还包括对泥沙的去除。
其中，所述切段处理是将植物秸秆切成10-50mm长的秸秆段，其合格率达70-90％，有利于后续汽爆处理的均一性。
其中，所述洗涤处理是使用温度为25-100℃的循环水对植物秸秆进行洗涤。
优选的，所述循环水的温度为40-60℃。
其中，所述用循环水对植物秸秆进行洗涤时，植物秸秆的含量为3-10％。
其中，所述低分子量物质在汽爆过程中会发生热化学反应，产生酶解和发酵抑制物的物质。
其中，所述酶解和发酵抑制物是在酶解过程中抑制酶解的物质，和发酵过程中抑制发酵的物质。
其中，秸秆洗涤液可以用于沼气的制备。
其中，将秸秆洗涤液制备沼气之前，先将秸秆洗涤液循环，使洗涤液中的溶解物COD达到2000-3500mg/l，然后将洗涤液进厌氧处理，得到沼气。
其中，厌氧处理的操作步骤与操作条件均采用本技术领域常规的厌氧处理方法。
其中，秸秆洗涤液产生的沼气可以用于锅炉燃烧发电和生产蒸汽，为本发明技术操作提供电能和蒸汽，也可以经净化后用于制备生物天然气。
其中，所述汽爆处理包括：
将含有少量低分子量水溶性物质的秸秆物料进行脱水和脱水挤压处理，除去秸秆物料的大部分水分，使脱水后的秸秆物料撕裂并压实，得到脱水挤压物料；
将脱水挤压物料送入汽爆罐中进行汽爆，得到汽爆物料。
其中，所述脱水处理后秸秆干度为10-18％。
其中，所述脱水挤压处理后秸秆干度为40-55％。
优选的，所述秸秆物料挤压脱水所用的设备为螺旋挤压机。
特别是，将脱水挤压物料送入汽爆罐后的体积密度达到70-150kg/m3。
由于本申请在汽爆之前先对物料进行去除水溶性低分子量的洗涤处理才使得物料暴露出更多的空隙，使得秸秆比表面积增大，脱水挤压后才可以达到物料单位体积的密度增大，因此本申请可以使送入汽爆罐后物料的体积密度达到70kg/m3以上，甚至达到150kg/m3。
其中，所述汽爆处理时的汽爆温度为160-190℃，蒸汽压力为0.6-1.2Mpa，维压时间为10-30min。
特别是，汽爆处理后，汽爆物料PH值为3.5-4.5，汽爆物料中的液体的COD值是40000-120000mg/l，还原糖的含量为1-4％。
本发明采用了较低温度、较低蒸汽压力及较长的维压时间，使得汽爆处理过程中物料的爆碎更加彻底，半纤维素降解率提高。
其中，所述挤压处理包括：
将汽爆物料泄压后，进行稀释处理，使包括酶解发酵抑制物溶于水中，得到稀释物料；
再将稀释物料进行挤压处理，使包括酶解发酵抑制物的溶解液与稀释物料中的汽爆物料分离，得到挤出了酶解发酵抑制物的挤压物料和挤出液。
其中，所述将汽爆物料泄压是将汽爆物料喷放进入快速泄压接收仓，使汽爆物料处于常压状态。泄压时产生的蒸汽被回收，加热循环水，使其用于秸秆的洗涤处理，实现资源的回收利用，减少耗能。
其中，所述稀释物料的干度为10-15％。
其中，所述挤压物料干度为35-55％。
其中，所述挤压处理所用的设备是螺旋挤压机。
其中，所述挤出液的COD值为6000-11000mg/L。
特别是，所述挤出液中的主要成分为五碳糖。
其中，所述五碳糖是由半纤维素降解后得到的。
特别是，所述挤出液可以用于生产沼气、油脂、丁醇、乙醇等、糠醛、低聚木糖等产品。
尤其是，所述挤出液生产得到的沼气可用于锅炉燃烧发电和生产蒸汽，从而为本发明技术提供所需的电能和热能，降低能耗。
尤其是，所述挤出液生产得到的沼气也可经净化后制备生物天然气。
其中，所述预酶解处理包括向破碎的汽爆物料中加入纤维素酶的步骤，使挤压物料中的纤维素被降解为葡萄糖。
尤其是，所述预酶解纤维素酶的加入量为纤维素酶使用总量的50-70％。
优选的，所述纤维素酶为市售的诺维信纤维素酶。
其中，所述纤维素酶使用总量为汽爆物料绝干总重量的1％-2.5％。
特别是，所述预酶解处理的pH值为4.0-5.5，酶解温度是40-55℃，干物质含量10-25％，酶解时间为5-24h。
其中，所述对预酶解物料进行裂解处理之前还进行：
对预酶解物料的筛选处理，以除去预酶解物料中的非生物质杂质。
其中，所述对预酶解物料进行裂解处理包括：
将不包括非生物质杂质的预酶解物料进行高剪切磨浆处理，得到进一步破碎的预酶解物料。
其中，所述非生物质杂质是指塑料包装物、金属捆扎物等非生物质杂质。
其中，所述高剪切磨浆处理是使用高剪切力磨浆机对不包括非生物质杂质的预酶解物料进行破碎，提高酶解效率和纤维素糖化率。
其中，所述高剪切力磨浆机的磨料线速度为22-140m/s，剪切磨盘间隙为0.01-1mm，磨齿形为封闭剪切型。
优选的，所述高剪切力磨浆机包括但不限于单盘磨、双盘磨、锥形磨、圆柱磨、阶梯式疏解磨、齿盘式疏解磨。
其中，本发明所使用的筛选设备，包括但不限于振动筛、压力筛、旋翼筛、圆筒筛、离心筛等筛选设备。
其中，所述酶解处理包括向破碎后的预酶解物料中加入纤维素酶的步骤。
其中，纤维素酶的加入量为剩余的纤维素酶，即为纤维素酶使用总量的30-50％。
其中，所述酶解时间为48-72h。其他酶解条件与预酶解条件一致。
其中，所述预产物可以用于制备液体生物质燃料、气体生物质燃料和固体生物质燃料。
其中，所述液体生物质燃料可以是乙醇或其他液体生物质燃料。
其中，所述气体生物质燃料可以是沼气或净化后的生物质天然气燃料。
其中，所述固体生物质燃料是以木质素为主要成分的固体生物质燃料。
本发明的有益效果：
1、利用本发明方法对植物秸秆进行预处理，不需要添加任何化学品，并且，秸秆洗涤液与汽爆物料挤出液混合后的BOD/COD比值达到0.5-0.9，可见其可生化降解性较好。
2、本发明方法在对秸秆进行汽爆前，对秸秆进行温水洗涤，可以有效去除各种杂质，避免了汽爆过程中小分子量物质挥发污染空气，防止低分子量物质产生酶解发酵抑制物影响酶解发酵，同时，可以增大秸秆的比表面积，提高汽爆处理效果，节约蒸汽，降低能耗。
3、采用本发明方法制备沼气，解决了植物秸秆直接发酵沼气存在的效率低、周期长、产气不稳定，沼气中硫含量高，甲烷含量低的问题，经实验验证，通过本发明方法可使发酵周期缩短10倍以上，沼气中的硫含量低，甲烷含量在60％以上。
4、本发明对洗涤后的植物秸秆进行挤压，使秸秆脱水并受到强力挤压和搓揉作用而撕裂，水溶性物质更容易溶解挤出，并使水和蒸汽对撕裂的秸秆渗透和润涨更彻底，提高汽爆效果；此外，经强力挤压撕裂后的秸秆，体积重量提高，增加了汽爆罐的装料容积密度，可大幅度节约蒸汽消耗。对汽爆后的物料进行挤压，使物料脱水并受到强力挤压和搓揉作用，使物料进一步破碎，更多的挤出物料内部的酶解发酵抑制物，并增加物料的比表面积，提高酶解速率和效率。
5、本发明使用高剪切力磨浆机对预酶解后的物料进行磨浆，可以释放木质素大分子吸附的酶制剂，同时撕裂裸露的大分子木质素结构，使其降解从而减少对酶制剂的吸附和干扰，提高后续的酶解效率；此外高剪切力磨浆可破除细胞S1层，有利于S2层的充分裸露，利于纤维素的降解；还可撕裂纤维素结晶区，使预酶解物料的比表面积增加，进一步提高酶解效率和纤维素糖化率。
6、综上所述，利用本发明方法对植物秸秆进行的预处理，解决了植物秸秆原料组分分离的问题，实现了半纤维素、纤维素、木质素、少量组分的高效率、低成本、无污染分离。
7、利用本发明方法获得的秸秆洗涤液、含半纤维素降解物的汽爆后物料挤出液，生化性极好，通过厌氧发酵生产沼气，厌氧处理12h，COD降解率已经达到65％，产气量大、效率高、出气量稳定，可进一步净化制备生物天然气产品。
8、利用本发明制得的汽爆物料，可酶解纤维素和半纤维素制取糖化液，生产各种发酵产品，如乙醇、丁醇、乳酸、油脂等产品。
9、将本发明制得预产物发酵后，分离出液体燃料乙醇以及发酵剩余物，发酵剩余物主要成分为木质素，经脱水、挤压和干燥，即可得到木质素成品，发酵剩余物中的其它成分作为废醪液通过厌氧发酵生产沼气，可进一步净化制备生物天然气产品。其中，木质素产品的热值达到5600-6500kcal/kg，可用作高热值生物质固体燃料；也可为多种化工产品和材料的制备提供优质的原料。
10、可见，本发明方法实现了植物秸秆全部组分，即半纤维素、纤维素、木质素、少量组分的分离和高值化全利用，可以达到无污染物排放，易于产业化操作，经济效益良好，综合社会效益显著。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面通过具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
在下面的描述中阐述了很多具体的细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
植物秸秆全组分综合利用制备生物质燃料预处理工艺流程如下：
下面通过北京利晟新能生物科技中心(有限合伙)在江苏连云港建设的“植物秸秆全组分综合利用制备生物质燃料”中试生产线(以下简称：北京利晟新能连云港中试生产线)的实施例，对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1：
北京利晟新能连云港中试生产线，处理麦草秸秆生产能力500kg/h，原料为当地收购的麦草，产品为燃料乙醇、沼气、高热值固体木质素燃料；
按本发明下述的工艺流程进行生产：
1、切段
外购麦草，经测定，其含水量为20-40％，使用刀辊式切草机，将麦草切断成10-50mm长，合格率70-90％。
2、洗涤
将切段后的麦草通过皮带输送机，送入鼓式水力洗草机，同时加入循环热水，水温40-60℃，洗草机内麦草含量为总重量的3-10％，洗涤时间5-20S，使用循环热水对麦草进行循环洗涤，得到COD达到2500-3000mg/l的秸秆洗涤液和秸秆物料。
本发明在对切段后的秸秆先进行温热水洗涤，以便去除秸秆中的泥沙、水溶性无机盐类、糖、植物碱、环多醇、树脂、脂肪、单宁、色素，以及多糖类物质，如胶质、植物粘液、淀粉、果胶质、多乳糖等，据发明人的实验统计，根据秸秆种类不同，洗涤去除物的质量占秸秆总量的3-20％；由于去除了3-20％的包含分子量较小的杂质，因此不但使秸秆植物结构暴露出更多的空隙，比表面积增大；还可以有效避免溶解在秸秆洗涤液中的小分子量物质在汽爆喷放中挥发损失，污染大气以及发生热化学反应，产生酶解和发酵抑制物，影响后续酶解发酵等问题。此外，洗涤还有利于蒸汽和水进入植物组织结构内部，使物料整体水分分布均衡，提高后续汽爆效果；使进入汽爆罐物料的物质总量减少，节约蒸汽，减少耗能；使洗涤后单位体积物料的纤维素、半纤维素、木质素组分含量增加，提高设备利用率；使物料进入汽爆罐时的温度提高，进一步节约蒸汽，减少耗能。
3、脱水、挤压
洗涤后的麦草通过短接螺旋输送机送入斜螺旋脱水机，脱水干度15-18％，然后再进入螺旋挤压机，挤出麦草干度45-55％。
4、汽爆
挤出后的麦草秸秆，通过螺旋喂料输送机装入汽爆罐，秸秆装罐后的体积密度控制在80-100kg/m3；使麦草秸秆在汽爆温度160-190℃，蒸汽压力0.6-1.2Mpa，维压时间10-30min的条件下进行汽爆。
汽爆后物料PH值为3.5-4.5，快速泄压接收仓出料口取样检测，汽爆物料中液体的COD在40000-120000mg/l之间，还原糖含量在1.5-2.8％之间。
物料在汽爆过程中，在蒸汽的作用下，物料中的半纤维素降解为可溶性五碳糖。
5、稀释和挤压
将汽爆物料喷放进入快速泄压接收仓，出接收仓物料在稀释螺旋输送机内加水稀释至干度10-15％，进螺旋挤压机，脱水至40-55％的干度，得到挤压物料和COD为6000-11000mg/l的挤出液。
本发明将汽爆后的物料先进行稀释，使汽爆过程中产生的酶解发酵抑制物释放到水中，再经过挤压处理，使物料在强力的挤压和搓揉作用下进一步破碎，挤出更多的物料内部的酶解发酵抑制物，酶解发酵抑制物存在于挤出液中而被收集，得到含有很少酶解发酵抑制物的挤压物料；另一方面，通过挤压处理，物料被进一步破碎，物料的比表面积增加，从而提高后续处理中的酶解速率和效率。
其中，本发明实施例所使用的木薯酒精大生产线厌氧处理系统为本领域常用的厌氧处理系统。
6、预酶解
挤压物料进螺旋破碎稀释输送机，加热水对物料进行稀释，使其干物质含量达到10-25％，温度达到40-55℃，再进入螺旋混合输送机，加入纤维素酶制剂总量50-70％的纤维素酶制剂，连续混合后进入预酶解罐酶解，酶解条件是：pH值4.0-5.5，时间5-24h，得糊状的预酶解产物。
其中，本发明所使用的纤维素酶制剂为市售的诺维信纤维素酶。
其中，纤维素酶制剂总量为汽爆物料绝干总重量的1％-2.5％。
7、筛选和磨浆
将得到的糊状的预酶解产物，泵入筛选机中，筛除塑料包装捆绑物、金属包装捆绑物等非生物质杂质，其中，筛选机的筛孔直径为3-10mm。
筛选后的预酶解物进高位槽，靠高度产生的压力差进入高剪切力磨浆机，高剪切力磨浆机的线速度为69.5m/s，剪切磨盘间隙0.01-0.5mm，磨齿型为封闭剪切型。
其中，本发明将筛选后的预酶解物料送入高剪切力磨浆机的原理及目的如下：
植物细胞由细胞壁和细胞腔组成，两个细胞壁之间为胞间层。细胞壁是微细纤维排列、缠绕而成，微纤维聚集形成细纤维，(微纤维是由100个左右的纤维素大分子平行排列而形成的带状结构单元)，其由初生壁和次生壁构成，次生壁又包括次生壁外层(S1)、次生壁中层(S2)、次生壁内层(S3)。一个植物细胞的结构从外向内依次为胞间层、初生壁(P壁薄)、次生壁外层(S1)、次生壁中层(S2)、次生壁内层(S3)、细胞腔。其中，胞间层无纤维素，由木质素填充，木质素在胞间层中密度最大；初生壁(P)内微细纤维稀疏，为不规则网状，含有木素、半纤维素、果胶质等；一般植物在次生壁(S2)层中纤维素含量较大。
细胞壁由纤维素结晶区和无定形区相间排列而成，无定形区含有大量的纤维素与半纤维素，因而无定形区具有很好的吸水性，液体容易进入，可在汽爆蒸汽动力下撕裂开，使半纤维素降解溶出，纤维素裸露，便于酶制剂进入；结晶区纤维素富集，排列整齐，液体难以进入，即便通过汽爆也无法使结晶区爆破撕裂，因而在酶解中，酶制剂也就无法进入结晶区内部，只能在外围和纤维素发生作用，可见，如果不打破结晶区，酶解速率和糖得率将大大下降。
秸秆类植物细胞的次生壁外层(S1)较厚，纤维细胞S1和S2层结合紧密，使S2不易与外部液体接触；必须脱除S1才能使外部液体和酶制剂进入纤维素富集的S2层，要脱除S1，须有较强的机械作用；
木质素是有分支的具有三维空间的网络状芳香族高分子化合物，是无定形的，结构复杂，化学性质不稳定，反应能力很强，对化学品和气体具有较强的吸收能力，比表面积达到180m2/g，因此，木质素较大的比表面积、活性基团的极性和不稳定性，会对酶制剂产生较强的吸附作用，使酶制剂丧失活性；
经过初步酶解约5-24h的物料，一是裸露的无定形区纤维素已经基本酶解，纤维素结晶区结构紧密，酶制剂无法进入内部；二是破除细胞S1有利于S2层的充分裸露；三是木质素裸露出的数量增多，对酶制剂的吸附和抑制作用增强；木质素是网状立体大分子，对同是大分子结构的酶制剂，会产生吸附作用而使酶制剂失去活性；
然后再利用高剪切力磨浆机处理初步酶解的物料，一是高剪切力可以释放被木质素大分子吸附的酶制剂并减少木质素对酶制剂的吸附；二是一般大分子有机物，在高剪切力作用下，大分子链会断裂而降解，高剪切力磨浆处理，可撕裂裸露的大分子木质素结构，使其降解并减少对酶制剂的吸附和干扰；三是高剪切力磨浆可破除细胞S1层，有利于S2层的充分裸露；四是高剪切力磨浆可撕裂纤维素结晶区，使其比表面积增加；综上所述，经高剪切力磨浆处理可大幅度提高酶解效率和纤维素糖化率。
8、酶解
预酶解物料再进入酶解罐，加入剩余的纤维素酶，酶解48-72h，得到用于制备生物燃料的预产物。其中，酶解罐的温度为40-55℃，酶解的pH值是4.0-5.5。
经检测，酶解后的纤维素酶解率达到75-98％
以下实施例为利用生物燃料的预产物制备生物燃料的实施例
应用实施例1气体生物燃料的制备
将秸秆洗涤液送入长期运行的木薯酒精大生产线厌氧处理系统生产沼气，沼气送锅炉燃烧发电和生产蒸汽自用，其中，厌氧发酵时长为12小时，COD去除率稳定在45-60％，可生化性良好，产气状态稳定。
将挤出液送入木薯酒精大生产线厌氧处理系统生产沼气，沼气送锅炉燃烧发电和生产蒸汽自用，其中，厌氧发酵时长为12小时，COD去除率稳定在50-60％，可生化性良好，产气稳定。
可见，利用本发明方法制备沼气效率高，发酵12小时就可以使COD去除率稳定在50-60％。
将分离出液体燃料乙醇、固体燃料木质素的废醪液送入木薯酒精大生产线厌氧处理系统生产沼气，沼气送锅炉燃烧发电和生产蒸汽自用，其中，厌氧发酵时长为72小时，COD去除率稳定在50-60％，可生化性较好，产气稳定。
应用实施例2液态生物燃料的制备
将预产物送入含有酵母菌的发酵罐发酵，得到燃料乙醇。
其中，发酵时间30-60h，pH值为4.0-5.5，发酵温度为30-36℃。
应用实施例3固体生物燃料的制备
将应用实施例2的发酵剩余物经板框初步脱水至25-40％的干度，再经过挤压机挤至干度55-60％，余热干燥，得到木质素成品，经检测，其热值达到5800-6300kcal/kg；
发酵剩余物中的其它成分作为废醪液通过厌氧发酵生产沼气，可进一步净化制备生物天然气产品；使用本发明的中试生产线，实现了植物秸秆全部组分，即半纤维素、纤维素、木质素及少量组分的分离和高值化全利用，配套设计的特制装备运行稳定，达到或超过设计的技术和经济指标；厌氧产气稳定，环保设施运行良好，达到无污染物排放；综合经济效益良好；实现产业化将带来巨大的社会效益。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之类。