一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法
一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法
【专利摘要】本发明提供一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将蔗渣原料与水置于密闭反应器中，通入1～7MPaCO2，在140～180℃下反应20～100min，分离，得到预处理液与预处理残渣；(2)步骤（1）所得的预处理残渣中加入缓冲液和复合纤维素酶，进行酶解，灭活，分离，得到酶解液与酶解残渣；(3)步骤（1）中所得的预处理液和步骤（2）所得的酶解液，即为富含木糖和葡萄糖产物的溶液。本发明采用环境友好型预处理方法对蔗渣原料进行预处理和酶解糖化，通过对预处理液及酶解液成分分析可知木糖和葡萄糖得率较高，具有良好的应用前景。
【专利说明】一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备木糖和葡萄糖的方法，特别涉及一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法。
【背景技术】
[0002]随着能源的短缺和环境等问题的不断突出，生物质作为可以转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。在地球上丰富的生物质资源中，以木质纤纤维类生物质制备液体燃料最受人们关注。
[0003]木质纤维类生物质制备液体燃料的方法是把该原料中的半纤维素、纤维素水解成木糖、葡萄糖等单糖，通过水相催化缩合、脱水-氢化-异构合成液体燃料。由木质纤维类生物质原料制备木糖、葡萄糖等单糖是其制备液体燃料的前提。但由于原料中的纤维素与半纤维素和木素紧密连接在一起，使得其性质稳定，不易被纤维素酶破坏，因此需要对生物质原料进行预处理。预处理能够部分降解半纤维素和/或木素，打破半纤维素和木素形成的网状结构，使纤维素与半纤维素和木素分离，提高基质的孔隙率，以期提高其酶解可及度，进而提高酶解效率。
[0004]蔗渣作为制糖工业的主要副产品，是一种重要的可再生生物质资源，由于其来源集中、产量大且富含纤维素、半纤维素，可满足高附加值产品的生产，因此蔗渣是由木质纤维类生物质原料制备木糖、葡萄糖的优质原料。目前常用的预处理方法有酸法预处理、碱法预处理、有机溶剂预处理及离子液体预处理等。尽管它们可以有效地抽提部分半纤维素和/或木素，进而提高后续纤维素的酶解反应，但其生产成本高、废水污染环境。找到一种廉价、环境友好型的预处理方法刻不容缓。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法，其可替代酸、碱、有机溶剂和离子液体，提高蔗渣等生物质原料制备木糖和葡萄糖的转化率。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007](1)将蔗渣原料与水置于密闭反应器中，通入I~7MPa CO2,^ 140~180°C下反应20~10min,分离,得到预处理液与预处理残洛；
[0008](2)步骤(1)所得的预处理残渣中加入缓冲液和复合纤维素酶，进行酶解，灭活，分离，得到酶解液与酶解残渣；
[0009](3)步骤(1)中所得的预处理液和步骤(2)所得的酶解液，即为富含木糖和葡萄糖产物的溶液。
[0010]上述方法中，步骤(1)中所述蔗渣原料为从糖厂取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，经风干后搓丝、粉碎得到。
[0011]上述方法中，步骤(1)中所述蔗渣原料与水的质量比例为1:5~10。
[0012]上述方法中，步骤(1)所述分离为真空抽滤或离心。
[0013]上述方法中，步骤(2)所述酶解反应时间为48~72小时，温度为45~55°C，转速为100~200转/分，缓冲液的pH为4.5~6.0，复合纤维素酶相对于预处理后残渣绝干质量的用量为10~20FPU/克。
[0014]上述方法中，步骤(2)所述缓冲液为乙酸-乙酸钠缓冲液。
[0015]上述方法中，步骤(2)所述酶解过程完成后需对其进行5~15min的灭活处理。
[0016]上述方法中，步骤(2)所述分离为真空抽滤或离心。
[0017]与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下:
[0018]1、本发明可替代传统的酸、碱、有机溶剂等预处理方法，预处理残渣进行后续酶解不需要经过水洗，无残留污染物。
[0019]2、本发明可在较高固液比条件下进行预处理。
[0020]3、本发明可得较高的木糖、葡萄糖和总糖收率。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0022]所用蔗渣原料取自糖厂，经风干、搓丝、粉碎处理后其粒径〈I毫米，其组分为葡聚糖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]预处理液中木糖或葡萄糖含量用离子色谱法分析，其木糖或葡萄糖的计算方法如下:
[0024]
【权利要求】
1.一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将蔗渣原料与水置于密闭反应器中，通入I~7MPaCO2，在140~180°C下反应20~10min,分离,得到预处理液与预处理残洛； (2)步骤(1)所得的预处理残渣中加入缓冲液和复合纤维素酶，进行酶解，灭活，分离，得到酶解液与酶解残渣； (3)步骤(1)中所得的预处理液和步骤(2)所得的酶解液，即为富含木糖和葡萄糖产物的溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述蔗渣原料为从糖厂取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，经风干后搓丝、粉碎得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述蔗渣原料与水的质量比例为1:5~10。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述分离为真空抽滤或离心。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述酶解反应时间为48~72小时，温度为45~55°C，转速为100~200转/分，缓冲液的pH为4.5~6.0，复合纤维素酶相对于预处理后残渣绝干质量的用量为10~20FPU/克。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述缓冲液为乙酸-乙酸钠缓冲液。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述酶解过程完成后需对其进行5~15 min的灭活处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述分离为真空抽滤或离心。
【文档编号】C12P19/02GK104073532SQ201410252922
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】武书彬, 张红丹 申请人:华南理工大学
【专利摘要】本发明提供一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将蔗渣原料与水置于密闭反应器中，通入1～7MPaCO2，在140～180℃下反应20～100min，分离，得到预处理液与预处理残渣；(2)步骤（1）所得的预处理残渣中加入缓冲液和复合纤维素酶，进行酶解，灭活，分离，得到酶解液与酶解残渣；(3)步骤（1）中所得的预处理液和步骤（2）所得的酶解液，即为富含木糖和葡萄糖产物的溶液。本发明采用环境友好型预处理方法对蔗渣原料进行预处理和酶解糖化，通过对预处理液及酶解液成分分析可知木糖和葡萄糖得率较高，具有良好的应用前景。
【专利说明】一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备木糖和葡萄糖的方法，特别涉及一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法。
【背景技术】
[0002]随着能源的短缺和环境等问题的不断突出，生物质作为可以转化为液体燃料的可再生资源，正日益受到重视。在地球上丰富的生物质资源中，以木质纤纤维类生物质制备液体燃料最受人们关注。
[0003]木质纤维类生物质制备液体燃料的方法是把该原料中的半纤维素、纤维素水解成木糖、葡萄糖等单糖，通过水相催化缩合、脱水-氢化-异构合成液体燃料。由木质纤维类生物质原料制备木糖、葡萄糖等单糖是其制备液体燃料的前提。但由于原料中的纤维素与半纤维素和木素紧密连接在一起，使得其性质稳定，不易被纤维素酶破坏，因此需要对生物质原料进行预处理。预处理能够部分降解半纤维素和/或木素，打破半纤维素和木素形成的网状结构，使纤维素与半纤维素和木素分离，提高基质的孔隙率，以期提高其酶解可及度，进而提高酶解效率。
[0004]蔗渣作为制糖工业的主要副产品，是一种重要的可再生生物质资源，由于其来源集中、产量大且富含纤维素、半纤维素，可满足高附加值产品的生产，因此蔗渣是由木质纤维类生物质原料制备木糖、葡萄糖的优质原料。目前常用的预处理方法有酸法预处理、碱法预处理、有机溶剂预处理及离子液体预处理等。尽管它们可以有效地抽提部分半纤维素和/或木素，进而提高后续纤维素的酶解反应，但其生产成本高、废水污染环境。找到一种廉价、环境友好型的预处理方法刻不容缓。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法，其可替代酸、碱、有机溶剂和离子液体，提高蔗渣等生物质原料制备木糖和葡萄糖的转化率。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0007](1)将蔗渣原料与水置于密闭反应器中，通入I~7MPa CO2,^ 140~180°C下反应20~10min,分离,得到预处理液与预处理残洛；
[0008](2)步骤(1)所得的预处理残渣中加入缓冲液和复合纤维素酶，进行酶解，灭活，分离，得到酶解液与酶解残渣；
[0009](3)步骤(1)中所得的预处理液和步骤(2)所得的酶解液，即为富含木糖和葡萄糖产物的溶液。
[0010]上述方法中，步骤(1)中所述蔗渣原料为从糖厂取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，经风干后搓丝、粉碎得到。
[0011]上述方法中，步骤(1)中所述蔗渣原料与水的质量比例为1:5~10。
[0012]上述方法中，步骤(1)所述分离为真空抽滤或离心。
[0013]上述方法中，步骤(2)所述酶解反应时间为48~72小时，温度为45~55°C，转速为100~200转/分，缓冲液的pH为4.5~6.0，复合纤维素酶相对于预处理后残渣绝干质量的用量为10~20FPU/克。
[0014]上述方法中，步骤(2)所述缓冲液为乙酸-乙酸钠缓冲液。
[0015]上述方法中，步骤(2)所述酶解过程完成后需对其进行5~15min的灭活处理。
[0016]上述方法中，步骤(2)所述分离为真空抽滤或离心。
[0017]与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下:
[0018]1、本发明可替代传统的酸、碱、有机溶剂等预处理方法，预处理残渣进行后续酶解不需要经过水洗，无残留污染物。
[0019]2、本发明可在较高固液比条件下进行预处理。
[0020]3、本发明可得较高的木糖、葡萄糖和总糖收率。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
[0022]所用蔗渣原料取自糖厂，经风干、搓丝、粉碎处理后其粒径〈I毫米，其组分为葡聚糖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]预处理液中木糖或葡萄糖含量用离子色谱法分析，其木糖或葡萄糖的计算方法如下:
[0024]
【权利要求】
1.一种由蔗渣原料经预处理制备木糖和葡萄糖的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将蔗渣原料与水置于密闭反应器中，通入I~7MPaCO2，在140~180°C下反应20~10min,分离,得到预处理液与预处理残洛； (2)步骤(1)所得的预处理残渣中加入缓冲液和复合纤维素酶，进行酶解，灭活，分离，得到酶解液与酶解残渣； (3)步骤(1)中所得的预处理液和步骤(2)所得的酶解液，即为富含木糖和葡萄糖产物的溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述蔗渣原料为从糖厂取得的甘蔗榨糖后所剩余的部分，经风干后搓丝、粉碎得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述蔗渣原料与水的质量比例为1:5~10。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述分离为真空抽滤或离心。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述酶解反应时间为48~72小时，温度为45~55°C，转速为100~200转/分，缓冲液的pH为4.5~6.0，复合纤维素酶相对于预处理后残渣绝干质量的用量为10~20FPU/克。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述缓冲液为乙酸-乙酸钠缓冲液。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述酶解过程完成后需对其进行5~15 min的灭活处理。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述分离为真空抽滤或离心。
【文档编号】C12P19/02GK104073532SQ201410252922
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】武书彬, 张红丹 申请人:华南理工大学
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