一种植物木质纤维素的综合利用工艺

摘要

本发明公开了一种植物木质纤维素的综合利用工艺，包括综合处理、制备低聚木糖、制备木质素、制备纤维乙醇等工艺，本发明的有益效果如下：利用高压瞬时汽爆技术解开生物质高分子的天然紧密结构，有利于木质素、纤维素、纤维素的分离提取，减少用于预处理的酸、碱、热、催化剂等能源、物料的消耗，降低污染物的排放，减轻环境的污染。其次，低聚木糖与木质素联产，实现了能原的综合利用，特别是汽爆技术的应用，使两种产品的质量大幅度提升，收率大大提高；糖渣生产燃料乙醇和木质素可以不分先后。

主权项

一种植物木质纤维素的综合利用工艺，其特征在于，包括以下步骤：（一）处理（1）蒸汽爆破：将生物质原料粉碎至10目以下，进行蒸汽爆破，爆破条件为：爆破压力1.5Mpa～3.5Mpa，爆破时间为30s～120s；（2）调浆：汽爆后，对所得到的物料按固液比1：（5～8）进行配料，调节pH为3.0～3.8，搅拌均匀；（3）酶解：向上述调浆完毕的物料中加入10IU/g～20IU/g的木聚糖酶，进行酶解得到粗糖液，酶解温度30℃～50℃；酶解时间4～20小时，酶解后，低聚木糖含量80%以上；（4）渣液分离：酶解结束后，进行渣液分离，得到糖液和糖渣，其中，糖液中，糖液固形物占总质量的2%～8%；糖渣中含水量为60%～80%；糖液用于制备低聚木糖，糖渣用于制备木质素和纤维乙醇；（二）制备低聚木糖（1）净化：利用活性炭对糖液进行脱色，利用离子交换树脂进行吸附以除去糖液中的杂质，使物料得到净化；脱色、吸附后，透光在70%以上，调节pH至3～7；（2）纳滤：上述净化好的糖液用纳滤设备进行提纯，纳滤条件：温度20～40℃，糖液浓度15％～30％，pH3～7；纳滤后，低聚木糖的含量达到95%以上；（3）浓缩：将纳滤后的糖液浓缩，得到低聚木糖成品；（三）制备木质素（1）配料：将糖渣和工艺水按照固液比1：（5～8）进行配料，加入氢氧化钠调节碱度为1%～8%，搅拌均匀；（2）提取：在搅拌的条件下将上述配好的物料升温至50℃～100℃，保温提取1～5小时，使木质素充分溶出；（3）渣液分离：上述提取结束后，进行渣液分离，得到粗木质素溶液和木质素渣，木质素渣的含水量为60%～80%；（4）沉降：将粗木质素溶液升温至50℃～100℃，加入盐酸调节其pH为2～5，使之充分沉降；（5）分离洗涤：上述沉降好的木质素进行分离，并用水冲洗，得到高纯木质素湿料，其含水量为60%～80%；（6）气流干燥：木质素湿料用气流干燥机干燥，即得木质素；（四）制备纤维乙醇（1）配料：将糖渣或木质素渣，和工艺水按照固液比1：（5～9）进行配料，加入酵母1Kg/T‑10Kg/T和纤维素酶液，所述纤维素酶液的添加量为10IU/g、12IU/g或13IU/g；（2）酒发酵：对上述配制好的物料进行发酵；（3）蒸馏：发酵后蒸馏，即得到纤维乙醇；所述步骤（一）（1）中，生物质原料为玉米芯、秸秆或稻草；所述步骤（二）（3）中的浓缩为：生产低聚木糖浆时，浓缩到70%以上，即得；生产糖粉时，浓缩到30%～35%，然后喷雾干燥，即得；浓缩条件如下：压力：一效≥0.02Mpa；二效≥0.04Mpa；三效≥0.07Mpa；温度：一效≥90℃；二效≥70℃；三效≥50℃；干燥条件为：塔内温度：80‑100℃；负压0.5‑10Pa；所述步骤（三）（6）中，气流干燥的参数如下：进风温度100℃～150℃，出风温度50℃～80℃。