一種植物藤蔓發酵糖液的制備方法
【專利摘要】本發明屬于生物質能源領域，涉及一種植物藤蔓發酵糖液的制備方法。本發明提出的制備方法是將藤蔓水解，具體工藝包括藤蔓洗凈、粉碎、銨鹽處理及草酸鈣催化水解等。本發明提出的植物藤蔓發酵糖液的制備方法具有以下優點：（1）成本低，原材料來源廣；（2）制備工藝簡單，投入少，適合大規模的推廣和應用；（3）避免微生物酶發酵制糖工藝的不確定性，降低了技術風險；（4）糖轉化率高，產生的殘渣量少，是綠色環保型工藝。本發明制備的植物藤蔓發酵糖液可用于生產酒精的原料，市場前景廣闊。
【專利說明】一種植物藤蔓發酵糖液的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物質能源【技術領域】，具體涉及一種植物藤蔓發酵糖液的制備方法。【背景技術】
[0002]隨著人口的增長，糧食、能源與環境是人類面臨的最主要挑戰。以纖維素原料生產可再生清潔能源日益受到廣泛關注，而以農作物廢棄物為原料生產燃料乙醇被認為是最有發展前景的產業。西瓜、南瓜、地瓜、扁豆等經濟作物在我國種植面積很廣，每年在收獲果實的同時也產生近乎等量的藤蔓。藤蔓中蛋白質含量低但碳水化合物含量高，個別品種碳水化合物含量高達干物質的82%，因而是生產生物質能的優質原料。國內外對藤蔓轉化燃料乙醇的研究已起步，但與玉米秸桿作原料相比，目前乙醇產率還比較低，瓶頸在于藤蔓降解成可發酵糖的技術還不理想。因此，發明藤蔓的高效降解工藝對藤蔓的綜合開發及木質纖維素的能源化利用均具有極高的經濟價值和社會效益。
[0003]利用木質纖維材料制取生物乙醇對緩解能源危機與環境惡化有重要的意義(生物質化學工程，2012，46 (3)，39-44)。但在酶水解過程中，由于部分纖維素酶和半纖維素酶不可逆的以無效吸附的方式吸附在底物特別是木質素表面會導致酶活性的損失，此外纖維素本身的結晶結構和半纖維素結構的復雜性也是導致水解效率低的重要因素。
[0004]本發明的創新性在于:(1)首先用銨鹽對藤蔓進行預處理，將藤蔓的纖維素、木質素等天然高分子相互解離；(2)首先用草酸鈣催化藤蔓纖維素水解，通過調節溶液pH值，使得糖得率超過90% ；(3)水解溫度較低，能源消耗少，有利于相關技術的推廣和應用。
【發明內容】
[0005]本發明屬于生物質能源領域，涉及一種植物藤蔓發酵糖液的制備方法。本發明提出的制備方法是將藤蔓水解，具.體工藝包括藤蔓洗凈、粉碎、銨鹽處理及草酸鈣催化水解等。本發明提出的植物藤蔓發酵糖液的制備方法具有以下優點:(1)成本低，原材料來源廣；(2)制備工藝簡單，投入少，適合大規模的推廣和應用；(3)避免微生物酶發酵制糖工藝的不確定性，降低了技術風險；(4)糖轉化率高，產生的殘渣量少，是綠色環保型工藝。本發明制備的植物藤蔓發酵糖液可用于生產酒精的原料，市場前景廣闊。
[0006]本發明提出的植物藤蔓發酵糖液的制備方法，其特征在于:
[0007]I)清潔藤蔓:將植物藤蔓漂洗、烘干；其中植物藤蔓為西瓜藤蔓、南瓜藤蔓、地瓜藤蔓、扁豆藤蔓之一種；
[0008]2)藤蔓粉碎:將清潔后的藤蔓干燥，置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0009]3)銨鹽處理:將粉碎后的藤蔓與銨鹽水溶液混合，加熱至60?80°C，反應I?3小時，冷卻，過濾，得銨鹽處理的藤蔓；其中銨鹽為氯化銨、硫酸氨、硝酸銨、醋酸銨之一種，銨鹽的質量濃度為I?5%，藤蔓與銨鹽水溶液的料/液比為1/20?1/60 (重量(g)/體積(mL))；[0010]4)草酸鈣催化水解:將銨鹽處理的藤蔓置于草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調節溶液pH為2?3，在不銹鋼反應釜中加熱至80?120°C，反應3?6小時，冷卻，過濾，得植物藤蔓發酵糖液，其中草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，草酸鈣的質量濃度為3%，鹽酸的質量濃度為2%，藤蔓與草酸鈣/鹽酸混合水溶液的料/液比為1/10?1/30(重量(g)/體積(mL))。
[0011]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，并計算糖得率。
【具體實施方式】
[0012]下面通過實施例進一步描述本發明
[0013]實施例1
[0014]將西瓜藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0015]將IOg粉碎后的藤蔓與200mL濃度為1%的氯化銨水溶液混合，加熱至60°C，反應I小時，冷卻，過濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0016]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0017]將5g銨鹽 處理的藤蔓置于50mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調節溶液pH為2?3，在不銹鋼反應釜中加熱至80°C，反應3小時，冷卻，過濾，得植物藤蔓發酵糖液。
[0018]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，并計算糖得率為68%。
[0019]實施例2
[0020]將南瓜藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0021]將IOg粉碎后的藤蔓與600mL濃度為5%的硫酸氨水溶液混合，加熱至80°C，反應3小時，冷卻，過濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0022]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0023]將5g銨鹽處理的藤蔓置于150mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調節溶液pH為2?3，在不銹鋼反應釜中加熱至120°C，反應6小時，冷卻，過濾，得植物藤蔓發酵糖液；
[0024]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，并計算糖得率為86%。
[0025]實施例3
[0026]將地瓜藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0027]將IOg粉碎后的藤蔓與500mL濃度為3%的硝酸銨水溶液混合，加熱至70°C，反應2小時，冷卻，過濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0028]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0029]將5g銨鹽處理的藤蔓置于IOOmL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調節溶液pH為2?3，在不銹鋼反應釜中加熱至120°C，反應6小時，冷卻，過濾，得植物藤蔓發酵糖液；
[0030]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，并計算糖得率為92%。
[0031]實施例4
[0032]將扁豆藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0033]將IOg粉碎后的藤蔓與400mL濃度為3%的醋酸銨水溶液混合，加熱至70°C，反應2小時，冷卻，過濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0034]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0035]將5g銨鹽處理的藤蔓置于120mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調節溶液pH為2?3，在不銹鋼反應釜中加熱至100°C，反應4小時，冷卻，過濾，得植物藤蔓發酵糖液；
[0036]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，并計算糖得率為71%。
[0037]實施例5
[0038]將西瓜藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0039]將IOg粉碎后的藤蔓與300mL濃度為4%的硝酸銨水溶液混合，加熱至80°C，反應2小時，冷卻，過濾，得銨鹽 處理的藤蔓；
[0040]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0041 ] 將5g銨鹽處理的藤蔓置于90mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調節溶液pH為2?3，在不銹鋼反應釜中加熱至110°C，反應5小時，冷卻，過濾，得植物藤蔓發酵糖液。
[0042]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，并計算糖得率為89%。
[0043]實施例6
[0044]將地瓜藤蔓藤蔓收割，用自來水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0045]將IOg粉碎后的藤蔓與400mL濃度為4%的醋酸銨水溶液混合，加熱至80°C，反應3小時，冷卻，過濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0046]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0047]將5g銨鹽處理的藤蔓置于150mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調節溶液pH為2?3，在不銹鋼反應釜中加熱至120°C，反應6小時，冷卻，過濾，得植物藤蔓發酵糖液；
[0048]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，并計算糖得率為83%。
【權利要求】
1.一種植物藤蔓發酵糖液的制備方法，其特征在于:1)清潔藤蔓:將植物藤蔓漂洗、烘干；其中植物藤蔓為西瓜藤蔓、南瓜藤蔓、地瓜藤蔓、扁豆藤蔓之一種；2)藤蔓粉碎:將清潔后的藤蔓干燥，置于粉碎機中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；3)銨鹽處理:將粉碎后的藤蔓與銨鹽水溶液混合，加熱至60?80°C，反應I?3小時，冷卻，過濾，得銨鹽處理的藤蔓；其中銨鹽為氯化銨、硫酸氨、硝酸銨、醋酸銨之一種，銨鹽的質量濃度為I?5%，藤蔓與銨鹽水溶液的料/液比為1/20?1/60 (重量(g)/體積(mL));4)草酸鈣催化水解:將銨鹽處理的藤蔓置于草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調節溶液PH為2?3，在不銹鋼反應釜中加熱至80?120°C，反應3?6小時，冷卻，過濾，得植物藤蔓發酵糖液，其中草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，草酸鈣的質量濃度為3%，鹽酸的質量濃度為2%，藤蔓與草酸鈣/鹽酸混合水溶液的料/液 比為1/10?1/30 (重量(g)/體積(mL))。
【文檔編號】C12P7/10GK103436560SQ201310366950
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發有限公司