专利名称：乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用乙醇/水混合溶剂有效预处理生物质提取纤维素并充分利用生物质的其他成分制备液体燃料的方法。
背景技术：
不可再生的化石资源的日渐耗尽导致的能源紧张，及其制品引起的环境污染、温 室效应等问题日益突出，世界各国都在寻找开发可以替代化石能源的清洁燃料。乙醇作为 一种可以从生物质中制取的液体燃料受到了广泛青睐。生物质在自然界中广泛存在，可循 环再生，若加以有效利用代替粮食作为原料生产燃料乙醇，既可以解决能源问题，保障粮食 安全，又可提高其使用价值，减少环境污染。生物质能来源于太阳能，太阳能是无限的，因此 利用生物质中的纤维素制取燃料乙醇不仅一劳永逸的解决能源问题，而且还可以实现碳的 良性循环。用生物质制备燃料乙醇的技术瓶颈之一是如何有效预处理生物质，破坏其复杂的 结构，提纯纤维素，以利于下一步的酶解发酵。
发明内容
本发明的目的是提供一种时间短、效率高、节能环保乙醇/水混合溶剂预处理生 物质以及制备液体燃料的方法，上述的目的通过以下的技术方案实现乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，该方法包括在高温 高压反应釜中，利用乙醇/水混合溶剂处理富含纤维素的生物质，利用真空泵抽滤后得滤 液和固体组分，固体组分进行酶解糖化后发酵制备乙醇；滤液减压蒸馏回收乙醇后，剩余的 滤液会析出油状物，将析出的油状物干燥除水后重新加入回收的乙醇中制备液体燃料。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述生物质原 料包括稻草、麦秆或者玉米杆，所述的生物质和乙醇/水混合溶剂的质量比为1 8-80。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的高温高 压反应釜的反应条件为压力10-20Mpa，温度280-330°C，反应时间为10-30分钟。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的乙醇/ 水混合溶剂为质量比11的乙醇和水的混合液体。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的固体组 分进行酶解糖化后发酵是指按照每1克固体组分加入2ml-4ml的纤维素酶在45_55°C下 维持15-30小时进行酶解糖化之后得水解液，水解液加入1克酿酒酵母在38-40°C范围内维 持7-10小时，进行发酵生产乙醇。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的纤维素 酶包括内切葡聚糖酶和/或外切葡聚糖酶和/或β -葡聚糖苷酶。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的滤液减压蒸馏回收乙醇后会析出油状物，将析出的油状物干燥除水重新加入回收的乙醇中制得液 体燃料是指回收乙醇过程中，原混合溶剂会产生黑褐色的油状物，将黑褐色的油状物烘干 除水后，按烘干物与乙醇的质量比为1 50-100重新加入回收的乙醇中制取液体燃料。本发明的有益效果1、本发明通过乙醇/水混合溶剂预处理生物质，一方面可以得到纤维素含量高、便于纤维素酶解的固体纤维素组分，另一方面成功液化了生物质中的其他组分(主要是木 质素)，将回收乙醇时得到的热值较高油状物，除水后重新溶解在乙醇中制取液体燃料，这 样充分利用了生物质，实现了生物质的综合利用。
具体实施例方式实施例1 乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，该方法包括在高温 高压反应釜中，利用乙醇/水混合溶剂处理富含纤维素的生物质，利用真空泵抽滤后得滤 液和固体组分，固体组分进行酶解糖化后发酵制备乙醇；滤液减压蒸馏回收乙醇后，剩余的 滤液会析出油状物，将析出的油状物干燥除水后重新加入回收的乙醇中制备液体燃料。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述生物质原 料包括稻草、麦秆或者玉米杆，所述的生物质和乙醇/水混合溶剂的质量比为1 8-80。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的高温高 压反应釜的反应条件为压力10-20Mpa，温度280-330°C，反应时间为10-30分钟。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的乙醇/ 水混合溶剂为质量比11的乙醇和水的混合液体。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的固体组 分进行酶解糖化后发酵是指按照每1克固体组分加入2ml-4ml的纤维素酶在45_55°C下 维持15-30小时进行酶解糖化之后得水解液，水解液加入1克酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)在38_40°C范围内维持7_10小时，进行发酵生产乙醇。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的纤 维素酶包括内切葡聚糖酶(end0-l，4-i3-D-gluCanase)和/或外切葡聚糖酶(exo-1， 4- β -D-glucannase)和 / 或 β -葡聚糖苷酶(β ，4-glucosidase)。所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，所述的滤液减 压蒸馏回收乙醇后会析出油状物，将析出的油状物干燥除水重新加入回收的乙醇中制得液 体燃料是指回收乙醇过程中，原混合溶剂会产生黑褐色的油状物，将黑褐色的油状物烘干 除水后，按烘干物与乙醇的质量比为1 50-100重新加入回收的乙醇中制取液体燃料。实施例2 材料选取麦秆、稻杆等木质纤维素类生物质，干燥后切碎，一般切至5-lOcm备用。生物质中纤维素的提取称取干燥后的生物质材料5克，加入80克乙醇/水混合溶剂(乙醇水质量比为 1 1)，放入高温高压反应釜中，在300C下反应15分钟后，冷却抽滤后固体组分主要为纤
会佳ο
纤维素的酶解糖化称取Ig处理后固体组分，加入2mL_4mL的纤维素酶如内切葡聚糖酶(endo-1，4-β -D-glucanase)和 / 或外切葡聚糖酶(exo_l，4_ β -D-glucannase)和 / 或 β -葡聚糖 苷酶(0-l，4-glucosidase)，在45-55°C下进行酶解糖化15-30小时。酶解液的发酵浓缩发酵液并置于发酵罐中，加入1克活化后的酿酒酵母，在38-40°C下内维持 7-10小时，进行发酵生产乙醇。乙醇回收利用减压蒸馏装置进行乙醇回收，在90°C水浴温度，负压0. 5兆帕的条件下回收 乙醇，在乙醇回收过程中，原来的乙醇/水混合溶液中会产生油状物，将油状物干燥除水。液体燃料的制取将烘干后的油状物按质量比1 100-1 50重新加入回收后的乙醇溶液中制得 液体燃料。
权利要求
一种乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法，其特征是在高温高压反应釜中，利用乙醇/水混合溶剂处理富含纤维素的生物质，利用真空泵抽滤后得滤液和固体组分，固体组分进行酶解糖化后发酵制备乙醇；滤液减压蒸馏回收乙醇后，剩余的滤液会析出油状物，将析出的油状物干燥除水后重新加入回收的乙醇中制备液体燃料。
2.根据权利要求1所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法， 其特征是所述生物质原料包括稻草、麦秆或者玉米杆，所述的生物质和乙醇/水混合溶剂 的质量比为1 8-80。
3.根据权利要求1或2所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方 法，其特征是所述的高温高压反应釜的反应条件为压力10-20Mpa，温度280-330°C，反应 时间为10-30分钟。
4.根据权利要求1或2所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方 法，其特征是所述的乙醇/水混合溶剂为质量比1 1的乙醇和水的混合液体。
5.根据权利要求1或2所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料 的方法，其特征是所述的固体组分进行酶解糖化后发酵是指按照每1克固体组分加入 2ml-4ml的纤维素酶在45_55°C下维持15-30小时进行酶解糖化之后得水解液，水解液加入 1克酿酒酵母在38-40°C范围内维持7-10小时，进行发酵生产乙醇。
6.根据权利要求5所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法， 其特征是所述的纤维素酶包括内切葡聚糖酶和/或外切葡聚糖酶和/或β _葡聚糖苷 酶。
7.根据权利要求1或2所述的乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方 法，其特征是所述的滤液减压蒸馏回收乙醇后会析出油状物，将析出的油状物干燥除水重 新加入回收的乙醇中制得液体燃料是指回收乙醇过程中，原混合溶剂会产生黑褐色的油 状物，将黑褐色的油状物烘干除水后，按烘干物与乙醇的质量比为1 50-100重新加入回 收的乙醇中制取液体燃料。
全文摘要
乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法。用生物质制备燃料乙醇的技术瓶颈之一是如何有效预处理生物质，破坏其复杂的结构，提纯纤维素，以利于下一步的酶解发酵。本发明的方法包括在高温高压反应釜中，利用乙醇/水混合溶剂处理富含纤维素的生物质，利用真空泵抽滤后得滤液和固体组分，固体组分进行酶解糖化后发酵制备乙醇；滤液减压蒸馏回收乙醇后，剩余的滤液会析出油状物，将析出的油状物干燥除水后重新加入回收的乙醇中制备液体燃料。本发明用于利用生物质制备液体燃料。
文档编号C12P7/10GK101824339SQ201010169509
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者刑丽欣, 刘丹钰, 巩桂芬, 张明玉 申请人:哈尔滨理工大学