一種由蔗渣原料經預處理制備木糖和葡萄糖的方法
【專利摘要】本發明提供一種由蔗渣原料經預處理制備木糖和葡萄糖的方法，所述方法包括如下步驟：(1)將蔗渣原料與水置于密閉反應器中，通入1～7MPaCO2，在140～180℃下反應20～100min，分離，得到預處理液與預處理殘渣；(2)步驟（1）所得的預處理殘渣中加入緩沖液和復合纖維素酶，進行酶解，滅活，分離，得到酶解液與酶解殘渣；(3)步驟（1）中所得的預處理液和步驟（2）所得的酶解液，即為富含木糖和葡萄糖產物的溶液。本發明采用環境友好型預處理方法對蔗渣原料進行預處理和酶解糖化，通過對預處理液及酶解液成分分析可知木糖和葡萄糖得率較高，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種由蔗渣原料經預處理制備木糖和葡萄糖的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種制備木糖和葡萄糖的方法，特別涉及一種由蔗渣原料經預處理制備木糖和葡萄糖的方法。
【背景技術】
[0002]隨著能源的短缺和環境等問題的不斷突出，生物質作為可以轉化為液體燃料的可再生資源，正日益受到重視。在地球上豐富的生物質資源中，以木質纖纖維類生物質制備液體燃料最受人們關注。
[0003]木質纖維類生物質制備液體燃料的方法是把該原料中的半纖維素、纖維素水解成木糖、葡萄糖等單糖，通過水相催化縮合、脫水-氫化-異構合成液體燃料。由木質纖維類生物質原料制備木糖、葡萄糖等單糖是其制備液體燃料的前提。但由于原料中的纖維素與半纖維素和木素緊密連接在一起，使得其性質穩定，不易被纖維素酶破壞，因此需要對生物質原料進行預處理。預處理能夠部分降解半纖維素和/或木素，打破半纖維素和木素形成的網狀結構，使纖維素與半纖維素和木素分離，提高基質的孔隙率，以期提高其酶解可及度，進而提高酶解效率。
[0004]蔗渣作為制糖工業的主要副產品，是一種重要的可再生生物質資源，由于其來源集中、產量大且富含纖維素、半纖維素，可滿足高附加值產品的生產，因此蔗渣是由木質纖維類生物質原料制備木糖、葡萄糖的優質原料。目前常用的預處理方法有酸法預處理、堿法預處理、有機溶劑預處理及離子液體預處理等。盡管它們可以有效地抽提部分半纖維素和/或木素，進而提高后續纖維素的酶解反應，但其生產成本高、廢水污染環境。找到一種廉價、環境友好型的預處理方法刻不容緩。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種由蔗渣原料經預處理制備木糖和葡萄糖的方法，其可替代酸、堿、有機溶劑和離子液體，提高蔗渣等生物質原料制備木糖和葡萄糖的轉化率。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0007](1)將蔗渣原料與水置于密閉反應器中，通入I~7MPa CO2,^ 140~180°C下反應20~10min,分離,得到預處理液與預處理殘洛；
[0008](2)步驟(1)所得的預處理殘渣中加入緩沖液和復合纖維素酶，進行酶解，滅活，分離，得到酶解液與酶解殘渣；
[0009](3)步驟(1)中所得的預處理液和步驟(2)所得的酶解液，即為富含木糖和葡萄糖產物的溶液。
[0010]上述方法中，步驟(1)中所述蔗渣原料為從糖廠取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，經風干后搓絲、粉碎得到。
[0011]上述方法中，步驟(1)中所述蔗渣原料與水的質量比例為1:5~10。
[0012]上述方法中，步驟(1)所述分離為真空抽濾或離心。
[0013]上述方法中，步驟(2)所述酶解反應時間為48~72小時，溫度為45~55°C，轉速為100~200轉/分，緩沖液的pH為4.5~6.0，復合纖維素酶相對于預處理后殘渣絕干質量的用量為10~20FPU/克。
[0014]上述方法中，步驟(2)所述緩沖液為乙酸-乙酸鈉緩沖液。
[0015]上述方法中，步驟(2)所述酶解過程完成后需對其進行5~15min的滅活處理。
[0016]上述方法中，步驟(2)所述分離為真空抽濾或離心。
[0017]與現有技術相比，本發明具有的優點和效果如下:
[0018]1、本發明可替代傳統的酸、堿、有機溶劑等預處理方法，預處理殘渣進行后續酶解不需要經過水洗，無殘留污染物。
[0019]2、本發明可在較高固液比條件下進行預處理。
[0020]3、本發明可得較高的木糖、葡萄糖和總糖收率。
【具體實施方式】
[0021]下面結合具體實施例對本發明作進一步地具體詳細描述，但本發明的實施方式不限于此，對于未特別注明的工藝參數，可參照常規技術進行。
[0022]所用蔗渣原料取自糖廠，經風干、搓絲、粉碎處理后其粒徑〈I毫米，其組分為葡聚糖37.22%，木聚糖24.60%, H拉伯聚糖1.54%,半乳聚糖0.55%,灰分4.59% ?
[0023]預處理液中木糖或葡萄糖含量用離子色譜法分析，其木糖或葡萄糖的計算方法如下:
[0024]
【權利要求】
1.一種由蔗渣原料經預處理制備木糖和葡萄糖的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將蔗渣原料與水置于密閉反應器中，通入I~7MPaCO2，在140~180°C下反應20~10min,分離,得到預處理液與預處理殘洛； (2)步驟(1)所得的預處理殘渣中加入緩沖液和復合纖維素酶，進行酶解，滅活，分離，得到酶解液與酶解殘渣； (3)步驟(1)中所得的預處理液和步驟(2)所得的酶解液，即為富含木糖和葡萄糖產物的溶液。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述蔗渣原料為從糖廠取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，經風干后搓絲、粉碎得到。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中所述蔗渣原料與水的質量比例為1:5~10。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述分離為真空抽濾或離心。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述酶解反應時間為48~72小時，溫度為45~55°C，轉速為100~200轉/分，緩沖液的pH為4.5~6.0，復合纖維素酶相對于預處理后殘渣絕干質量的用量為10~20FPU/克。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述緩沖液為乙酸-乙酸鈉緩沖液。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述酶解過程完成后需對其進行5~15 min的滅活處理。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述分離為真空抽濾或離心。
【文檔編號】C12P19/02GK104073532SQ201410252922
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】武書彬, 張紅丹 申請人:華南理工大學