CN101824339B - 乙醇/水混合溶剂预处理生物质以及制备液体燃料的方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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℃，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1∶1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℃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℃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℃，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1∶1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℃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℃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(endo-1，4-β-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-1，4-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5-10cm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维素。
纤维素的酶解糖化：
称取1g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-1，4-β-D-glucannase)和/或β-葡聚糖苷酶(β-1，4-glucosidase)，在45-55℃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℃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℃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。

Claims (1)

1.一种乙醇/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；
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；
所述的高温高压反应釜的反应条件为压力10-20Mpa，温度280-330℃，反应时间为10-30分钟；
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；
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℃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℃范围内维持7-10小时，进行发酵生产乙醇；
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。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102827898B (zh) * 2011-06-13 2014-11-05 中国科学院过程工程研究所 真空水热预处理生物质的方法
JPWO2013046622A1 (ja) * 2011-09-30 2015-03-26 川崎重工業株式会社 セルロース系バイオマスを原料とするエタノール製造方法
ITTO20120012A1 (it) * 2012-01-11 2013-07-12 Beta Renewables Spa Fase di idrolisi migliorata condotta sotto vuoto.
CN103555379B (zh) * 2013-11-05 2015-05-20 济南开发区星火科学技术研究院 一种纤维素液体燃料的制备方法
CN104004582B (zh) * 2014-06-13 2016-07-06 沈阳航空航天大学 木质纤维素生物质制备生物油反应物及生物油的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101298620A (zh) * 2007-05-10 2008-11-05 河南科技大学 天然纤维素原料经离子液体分级处理一步发酵制备乙醇的方法
CN101586136A (zh) * 2009-07-03 2009-11-25 中国科学院广州能源研究所 一种生物质绿色高效预处理方法
WO2010037178A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-08 Licella Pty Ltd Bio-oil production method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1885840B1 (en) * 2005-04-12 2012-02-29 E.I. Du Pont De Nemours And Company System and process for biomass treatment
US7649086B2 (en) * 2006-05-08 2010-01-19 Biojoule Ltd. Integrated processing of plant biomass

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101298620A (zh) * 2007-05-10 2008-11-05 河南科技大学 天然纤维素原料经离子液体分级处理一步发酵制备乙醇的方法
WO2010037178A1 (en) * 2008-10-01 2010-04-08 Licella Pty Ltd Bio-oil production method
CN101586136A (zh) * 2009-07-03 2009-11-25 中国科学院广州能源研究所 一种生物质绿色高效预处理方法

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