一种玉米秸秆高价值综合利用的方法

摘要

本发明提供一种玉米秸秆的综合利用方法，是以玉米秆为原料，通过连续的成套工艺联产乙醇、纤维、木质素、果胶、木糖和酵母的方法；具体讲，是先将玉米秆利用酸解法将其中的多糖、果胶、淀粉等可降解物降解为可溶性物质水溶液，实现渣料与可降解物的分离，然后将得到的可溶性物质水溶液用于发酵提取燃料乙醇、果胶、木糖，分离得到的渣料再用有机溶剂法生产纤维和木质素。本发明所述的方法通过综合利用玉米秸秆资源，联合生产乙醇、纤维、木质素、果胶、木糖和酵母，从而分摊玉米秸秆的综合利用成本，实现生产过程污染物零排放，提高玉米秸秆资源利用效率。

主权项

一种玉米秸秆的综合利用方法，是以玉米秆为原料，通过连续的成套工艺联产乙醇、纤维、木质素、果胶、木糖和酵母的方法；具体讲，是先将玉米秆利用酸解法将其中的多糖、果胶降解为可溶性物质水溶液，实现渣料与可降解物的分离，然后将得到的可溶性物质水溶液用于发酵提取燃料乙醇、果胶、木糖，分离得到的渣料再用有机溶剂法生产纤维和木质素；所述的方法具体包括以下步骤：a)将采收到的玉米秸秆去叶后粉碎成长度小于2厘米的丝状，加入质量浓度为4‑10%的稀糖汁，稀糖汁中含有5‰质量浓度的硫酸，加入的稀糖汁与秸秆体积比为2～5︰1，将得到的混合物料制成超过80目的浆料，并控制浆料中的水含量在85%以下，将浆料温度升至70～100℃，保持25～40分钟，完成玉米秸秆第一次酸解，使玉米秸秆中的果胶充分溶解进入稀糖汁；将浆料分离成含水50%的渣料1和富含果胶和糖汁的水溶液1；b)在步骤a)得到的渣料1中加入其体积2～5倍的质量浓度为4‑10%的稀糖汁，稀糖汁中含有5‰质量浓度的硫酸，浸泡15～30分钟，然后使渣料温度升至115～125℃，保持60～90分钟，完成二次酸解，使渣料中的淀粉、半纤维素充分降解；待渣料温度降至100℃以下时，将处理后的浆料分离成渣料2和富含降解糖的水溶液2；c)将步骤b)得到的渣料2按体积1︰1加入清水浸泡，待渣料中糖汁充分浸出后，进行渣液分离，获得糖汁酸液1和渣料3；d)将步骤c)得到的渣料3加入其体积5～7倍的30%浓度的乙醇，再按1g/L的比例向渣料3和乙醇的混合物中添加KOH催化剂，混匀后，使物料温度上升至100℃，保持60～90分钟，完成渣料3的醇解过程，使渣料3中的木质素充分降解；待物料温度降至50℃以下，分离得到渣料4和木质素溶液；e)将步骤d)得到的渣料4用30%乙醇萃取残留木质素，得到萃取液和纤维素；去除并回收步骤d)获得的木质素溶液中的乙醇，得到析出有木质素的水溶液，再经常规处理获得木质素；f)在步骤a)获得的富含果胶和糖汁的水溶液1中加入活性炭进行脱色，活 性炭加入的比例占步骤a)所述的玉米秸秆干物质重量的4～7%，脱色后过滤获得活性炭渣1和滤液，滤液中按滤液体积的1.5倍加入95%乙醇，使果胶变成絮状物析出，完成果胶醇析，得到富含果胶絮状物的浆液，再经固液分离得到溶液3和果胶固形物；溶液3经蒸馏后回收乙醇，剩余为糖汁酸液2；g)将步骤b)获得的富含降解糖的水溶液2和步骤f)获得的糖汁酸液2混合得到混合糖汁，控制其中糖浓度为16～20%，在每升混合糖汁中加入：生成0.5～1.5g的(NH4)2SO4所需的氨水、8～12g的MgSO4、2～6g的KH2PO4和2～6g的CaCl2，再加入熟石灰调节糖汁pH至4～5；h)取步骤g)调制好的糖汁溶液的少部分，稀释成糖度为2%的水溶液，加入糖质酒精安琪酵母，加入的糖质酒精安琪酵母是步骤g)得到的糖汁溶液总重量的1/万，无菌风增氧条件下进行酵母扩繁1～3小时；然后将扩繁后的酵母加入步骤g)调配好的剩余糖汁中，充分混合，厌氧发酵20～48小时，检测残余还原糖含量，当还原糖含量小于0.5%并连续3次检测维持不变时，酒精发酵结束，得到活酵母沉淀物和清液1，清液1经蒸馏得到40%v/v的粗酒和醪液；i)步骤h)蒸馏后得到的醪液，按其中干物质重量的4～7%加入活性炭，完成醪液的脱色，过滤获得清液2和活性炭渣2；去除清液2中的带电盐分离子，然后经浓缩、降温、加晶核、结晶、干燥，获得木糖结晶粉；将步骤f)得到的活性炭渣1与本步骤得到的所有废弃物混合，得到液体肥料。