CN102839556A - 一种植物纤维素原料的预处理方法 - Google Patents

一种植物纤维素原料的预处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102839556A
CN102839556A CN2011101704535A CN201110170453A CN102839556A CN 102839556 A CN102839556 A CN 102839556A CN 2011101704535 A CN2011101704535 A CN 2011101704535A CN 201110170453 A CN201110170453 A CN 201110170453A CN 102839556 A CN102839556 A CN 102839556A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plant fiber
fiber material
inorganic acid
raw material
acid solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101704535A
Other languages
English (en)
Inventor
陈培豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2011101704535A priority Critical patent/CN102839556A/zh
Priority to PCT/CN2012/075549 priority patent/WO2012174961A1/zh
Publication of CN102839556A publication Critical patent/CN102839556A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/04—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with acid reacting compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H8/00—Macromolecular compounds derived from lignocellulosic materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Debarking, Splitting, And Disintegration Of Timber (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及生物化工领域，具体地，涉及一种植物纤维原料预处理的方法。本发明所述植物纤维原料预处理方法，用稀无机酸溶液处理植物纤维原料，即将稀无机酸溶液与植物纤维原料接触，使植物纤维原料携带上无机酸；而后将带酸的植物纤维原料进行避水储存，自然风干；检测储存的植物纤维原料已脆化后进行粉碎，所得粉碎料即为预处理好的植物纤维原料。该方法使植物纤维原料经过预处理后，在储存过程中不会霉变，在储存后易于粉碎成细小、结构疏松的浓酸水解材料。

Description

一种植物纤维素原料的预处理方法
技术领域
本发明涉及生物化工领域，具体地，涉及一种植物纤维原料预处理的方法。
背景技术
植物纤维原料是自然界中极为丰富的可再生资源，随着石油资源的逐步枯竭，植物纤维原料将被用于生产生物能源和生物化工产品。
最丰富的植物纤维原料是农作物秸秆。秸秆是季节性收获的，收获后的秸秆需要堆放贮藏。由于收获时秸秆的含水量参差不齐，在贮藏过程中将会发生霉变，导致可水解多糖的流失，使产品的成本增加。如果储存前严格干燥到微生物无法生长的含水量，同样会增加成本。目前在秸秆储存过程中，为防止霉变，一般加入杀菌剂如漂白粉，但加入杀菌剂一方面增加成本，另一方面则会增加秸秆中的杂质，影响后续工艺的质量。
用酶、浓酸水解植物纤维原料时，需要对其进行预处理，包括物理预处理和化学预处理，使原来粗大、致密的植物纤维原料成为一种细小、结构疏松的材料，从而易于被酶、浓酸快速水解。
农作物秸秆的物理预处理包括切断、搓揉、粉碎等处理方式。切断作为预处理的第一步，往往不可缺少。在未经化学预处理时，由于秸秆本身致密、柔韧的特点，对秸秆进行搓揉、粉碎是一个非常耗能的过程，但目前一般都是在切断后接着进行搓揉、粉碎，然后再进行化学预处理，导致因能耗增加而使产品的成本增加。
农作物秸秆的化学预处理方法主要有稀碱法、稀酸法、有机溶剂法、蒸汽爆破法等。用稀碱法处理，会引起纤维素和半纤维素的剥皮反应，而且生成的单糖在碱性条件下会分解，降低戊糖得率；用稀酸法、有机溶剂法和蒸汽爆破法处理，则需要耐酸和/或耐压容器，且蒸汽爆破法的戊糖得率较低，而稀酸法则存在酸难回收的间题，耐压以及耐酸耐压容器均会使投资增加。经过这些化学预处理方法处理后，湿的纤维素材料在浓酸水解前还需要进行干燥。这些因素都会增加产品的成本。
发明内容
为了克服目前植物纤维原料预处理方法的不足，本发明提供了一种植物纤维原料预处理方法，使植物纤维原料经过预处理后，在储存过程中不会霉变，在储存后易于粉碎成细小、结构疏松的浓酸水解材料。
本申请人研究发现，植物纤维原料在室温或高于室温的温度下经过稀无机酸处理后不除酸而是进行带酸储存，由于无机酸的存在，微生物无法生长，所以即使长期储存也不会霉变，避免了植物纤维原料储存前需要严格干燥到微生物无法生长的含水量所需要的繁重的干燥过程；同时，带酸储存一定时间后，植物纤维原料发生脆化甚至粉化，极易粉碎成细小、结构疏松的材料，这是一种非常适合酶、浓酸水解的原料。究其原因，是稀无机酸处理后进行带酸储存的过程中，无机酸能够使植物纤维原料中的半纤维素和纤维素大分子链发生局部水解而断裂，特别是随着储存过程中水分因不断蒸发而减少，无机酸的浓度会逐步提高，从而能加速这种断裂过程；当这种断裂积累到一定程度后，植物纤维原料就发生脆化甚至粉化，从而极易粉碎成细小、结构疏松的材料；当利用太阳能温室作为储存库时，温度的提高同样能加速这种断裂过程，从而可以缩短这种预处理的时间。由于采用的是稀无机酸，即使储存过程中部分水分蒸发，酸也没达到使植物纤维原料中的多糖完全水解的浓度，更不会达到使糖发生分解或炭化的浓度，所以不会造成多糖含量的损失。
为此，本申请所述植物纤维原料预处理方法的技术方案如下：
一种植物纤维原料预处理方法，包括以下步骤：
步骤(1)、用稀无机酸溶液处理植物纤维原料，即将稀无机酸溶液与植物纤维原料接触，使植物纤维原料携带上无机酸；
步骤(2)、将步骤(1)得到的带酸的植物纤维原料进行避水储存，自然风干；
步骤(3)、检测步骤(2)中储存的植物纤维原料已脆化后进行粉碎，所得粉碎料即为预处理好的植物纤维原料。
步骤(1)中用稀无机酸溶液处理植物纤维原料的方法为将稀无机酸溶液均匀喷洒到植物纤维原料上，或者把植物纤维原料浸泡在稀无机酸溶液中，然后捞起沥干。
所述无机酸选自硫酸、盐酸或其混合酸。所述稀无机酸的浓度为
硫酸0.3wt％-10wt％；
或
盐酸0.1wt％-5wt％。
用稀无机酸溶液处理植物纤维原料前，先将植物纤维原料进行切断处理，以加快酸液向植物纤维原料内部的渗透速度。
所述植物纤维原料为禾本科类秸秆，所述禾本科类秸秆先用辊压装置辊压以破坏其节和芯，再用稀无机酸溶液处理，加快酸液向植物纤维原料内部的渗透速度。
步骤(1)中用稀无机酸溶液处理植物纤维原料时加热处理，以加快植物纤维原料脆化速度，例如可以用锅炉尾气或其他低品位热源进行加热。
步骤(2)中避水储存在太阳能温室中进行，以提高储存温度而加快脆化速度。
步骤(2)避水储存过程中，定期检查植物纤维原料的脆化程度。
本发明所述的一种植物纤维原料预处理方法，避免了植物纤维原料在储存前需要严格干燥到微生物无法生长的含水量所需要的繁重的干燥过程，防止了植物纤维原料在储存过程发生霉变，而且利用了稀无机酸能够使多糖链断裂的特性促使植物纤维原料在储存过程中同时发生脆化，而无需能源投入。植物纤维原料脆化后非常易于被粉碎成细小、结构疏松的粉碎料，大大降低了粉碎过程的能耗，也避免了一般化学预处理过程中的各种设备投资，使预处理设备的投资大大降低。植物纤维原料预处理过程中加入的稀无机酸，在进行浓酸水解的过程中与新加入的浓酸共同发挥水解作用，并在后续工艺中一起被回收，不会被浪费。因此，本发明所述的一种植物纤维原料预处理方法，把原料储存和预处理结合在一起，在储存过程中完成了原料的预处理，不仅回避了储存前的严格干燥过程，解决了储存过程中的霉变问题，而且能简化预处理工艺流程，减少预处理设备投资，降低预处理能耗，最终降低了使用植物纤维原料生产生物能源和生物化工产品的成本。
具体实施方式
实施例1：
收集在田里晒了一天的稻草秸秆，稻草通过压辊进行碾压以破坏其节和芯，然后按1厘米厚度平铺在有收集渗漏液的网架上，用喷雾器从上下两面把10wt％的稀硫酸均匀喷洒到稻草上，打包成捆，堆放于太阳能温室中，自然风干，每周检查一次脆化程度；至第8周时，达到用手可以搓碎粉化的程度，用粉碎机把稻草粉碎，得到粉碎料。所得粉碎料直接作为浓酸水解的原料。
实施例2
将收获玉米后的玉米秸秆砍倒晾晒一天，通过压辊进行碾压以破坏其节和芯，并切断成50厘米长，捆扎后置于池中，通入0.3wt％硫酸溶液浸泡20min，捞出沥干，然后放到加温室中，将锅炉尾气用空气混合降温到120℃后通入加温室中，升温到90℃-100℃，维持1小时；加温后堆放于防雨的堆场中储存，自然风干，每周检查一次脆化程度；至第3周时，达到用手可以搓碎粉化的程度，用粉碎机把玉米秸秆粉碎，得到粉碎料。所得粉碎料直接作为浓酸水解的原料。
实施例3
收集在田里晒了一天的小麦秸秆，通过压辊进行碾压以破坏其节和芯，然后按1厘米厚度平铺在有收集渗漏液的网架上，用喷雾器从上下两面把0.1wt％的稀盐酸均匀喷洒到小麦秸秆上，打包成捆，堆放于太阳能温室中，自然风干，每周检查一次脆化程度；至第10周时，达到用手可以搓碎粉化的程度，用粉碎机把小麦秸秆粉碎，得到粉碎料。所得粉碎料直接作为浓酸水解的原料。
实施例4
将收割的芦苇晾晒一天，通过压辊进行碾压以破坏其节和芯，并切断成50厘米长，捆扎后置于池中，通入5wt％盐酸溶液浸泡20min，捞出沥干，然后放到加温室中，将锅炉尾气用空气混合降温到120℃后通入加温室中，升温到90℃-100℃，维持1小时；加温后堆放于防雨的堆场中储存，自然风干，每周检查一次脆化程度；至第4周时，达到用手可以搓碎粉化的程度，用粉碎机把芦苇粉碎，得到粉碎料。所得粉碎料直接作为浓酸水解的原料。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种植物纤维原料预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、用稀无机酸溶液处理植物纤维原料，即将稀无机酸溶液与植物纤维原料接触，使植物纤维原料携带上无机酸；
步骤(2)、将步骤(1)得到的带酸的植物纤维原料进行避水储存，自然风干；
步骤(3)、检测步骤(2)中储存的植物纤维原料已脆化后进行粉碎，所得粉碎料即为预处理好的植物纤维原料。
2.如权利要求1所述的植物纤维原料预处理方法，其特征在于，步骤(1)中用稀无机酸溶液处理植物纤维原料的方法为将稀无机酸溶液均匀喷洒到植物纤维原料上，或者把植物纤维原料浸泡在稀无机酸溶液中，然后捞起沥干。
3.如权利要求1所述的植物纤维原料预处理方法，其特征在于，所述无机酸选自硫酸、盐酸或其混合酸。
4.如权利要求3所述的植物纤维原料预处理方法，其特征在于，所述稀无机酸的浓度为
硫酸0.3wt％-10wt％；
或
盐酸0.1wt％-5wt％。
5.如权利要求1所述的植物纤维原料预处理方法，其特征在于，用稀无机酸溶液处理植物纤维原料前，先将植物纤维原料进行切断处理。
6.如权利要求1所述的植物纤维原料预处理方法，其特征在于，所述植物纤维原料为禾本科类秸秆，所述禾本科类秸秆先用辊压装置辊压以破坏其节和芯，再用稀无机酸溶液处理。
7.如权利要求1所述的植物纤维原料预处理方法，其特征在于，步骤(1)中用稀无机酸溶液处理植物纤维原料时加热处理，以加快植物纤维原料脆化速度。
8.如权利要求1所述的植物纤维原料预处理方法，其特征在于，步骤(2)中避水储存在太阳能温室中进行，以提高储存温度而加快脆化速度。
9.如权利要求1所述的植物纤维原料预处理方法，其特征在于，步骤(2)避水储存过程中，定期检查植物纤维原料的脆化程度。
CN2011101704535A 2011-06-23 2011-06-23 一种植物纤维素原料的预处理方法 Pending CN102839556A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101704535A CN102839556A (zh) 2011-06-23 2011-06-23 一种植物纤维素原料的预处理方法
PCT/CN2012/075549 WO2012174961A1 (zh) 2011-06-23 2012-05-16 一种植物纤维素原料的预处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101704535A CN102839556A (zh) 2011-06-23 2011-06-23 一种植物纤维素原料的预处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102839556A true CN102839556A (zh) 2012-12-26

Family

ID=47367259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101704535A Pending CN102839556A (zh) 2011-06-23 2011-06-23 一种植物纤维素原料的预处理方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN102839556A (zh)
WO (1) WO2012174961A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103437233A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 顾德芹 一种聚丙烯腈浆粕状纤维及其制备方法
CN104005248A (zh) * 2014-05-20 2014-08-27 陕西科技大学 一种提高烷基化改性效率的植物纤维预处理方法及其烷基化改性方法
CN106638073A (zh) * 2016-11-09 2017-05-10 厦门壳氏新材料科技有限公司 一种高效环保型的谷壳处理方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003082592A (ja) * 2001-09-11 2003-03-19 Onda Akio ゴミゼロシステムによる非木材材パルプの製造方法
CN1793493A (zh) * 2005-12-29 2006-06-28 陕西科技大学 一种环保造纸制浆方法
CN101056720A (zh) * 2004-09-10 2007-10-17 埃欧金能量有限公司 生产预处理原料的方法
CN101544996A (zh) * 2008-03-25 2009-09-30 李换位 植物体糖化发酵酒曲(菌体蛋白饲粮)与生醇发酵生产新工艺
EP2270190A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-05 Sekab E-Technology AB Pretreatment of non-wood lignocellulosic material

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2339444Y (zh) * 1998-07-17 1999-09-22 李在光 车辆货物快速捆绑器
CN101210033B (zh) * 2007-12-21 2011-09-07 武汉工程大学 一种植物纤维原料综合利用技术
CN101424056A (zh) * 2008-05-27 2009-05-06 陈培豪 一种植物纤维原料的常压预处理方法
JP2011101608A (ja) * 2009-11-10 2011-05-26 Ihi Corp バイオマス処理システム及び方法
EP2333151A1 (en) * 2009-12-11 2011-06-15 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Novel method for processing lignocellulose containing material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003082592A (ja) * 2001-09-11 2003-03-19 Onda Akio ゴミゼロシステムによる非木材材パルプの製造方法
CN101056720A (zh) * 2004-09-10 2007-10-17 埃欧金能量有限公司 生产预处理原料的方法
CN1793493A (zh) * 2005-12-29 2006-06-28 陕西科技大学 一种环保造纸制浆方法
CN101544996A (zh) * 2008-03-25 2009-09-30 李换位 植物体糖化发酵酒曲(菌体蛋白饲粮)与生醇发酵生产新工艺
EP2270190A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-05 Sekab E-Technology AB Pretreatment of non-wood lignocellulosic material

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103437233A (zh) * 2013-09-11 2013-12-11 顾德芹 一种聚丙烯腈浆粕状纤维及其制备方法
CN104005248A (zh) * 2014-05-20 2014-08-27 陕西科技大学 一种提高烷基化改性效率的植物纤维预处理方法及其烷基化改性方法
CN104005248B (zh) * 2014-05-20 2016-08-24 陕西科技大学 一种提高烷基化改性效率的植物纤维预处理方法及其烷基化改性方法
CN106638073A (zh) * 2016-11-09 2017-05-10 厦门壳氏新材料科技有限公司 一种高效环保型的谷壳处理方法
CN106638073B (zh) * 2016-11-09 2018-12-14 厦门壳氏新材料科技有限公司 一种高效环保型的谷壳处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012174961A1 (zh) 2012-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101538597B (zh) 三氧化硫气体处理秸秆的方法
CN100999739B (zh) 蒸汽爆破与碱性双氧水氧化耦合处理秸秆的方法
CN101186943B (zh) 利用作物秸秆生产乙醇的方法
CN102261004B (zh) 一种木质纤维素原料的生物-化学联合预处理方法
CN103255659B (zh) 氨联合稀碱常压处理木质纤维素类生物质的方法
MX2013014331A (es) Metodos para convertir material lignocelulosico en productos utiles.
CN102212971B (zh) 一种等离子体处理秸秆的方法
KR20110067992A (ko) 내부발열을 이용한 바이오매스의 전처리 방법 및 전처리 장치
CN104498562A (zh) 氢氧化钠/尿素/水体系预处理农业废弃物生物质的方法
CN102839556A (zh) 一种植物纤维素原料的预处理方法
CN105000981A (zh) 一种炭化颗粒发酵有机肥及其制备方法
CN103243136A (zh) 一种提高木质纤维素酶解糖化效率的方法
CN101928157B (zh) 用水热处理法降解水葫芦生产有机液肥的工艺
CN101613722B (zh) 一种利用纤维素类原料发酵生产乙醇和丁二酸的方法
CN107027970A (zh) 一种利用麦秸制备饲料的方法
CN103224966B (zh) 干存储耦合蒸汽爆破预处理提高秸秆酶解糖化效率的方法
CN106191158A (zh) 一种清洁和安全的木质纤维原料预处理方法
JP2009183264A (ja) 稲わらの糖化法
CN102827898A (zh) 真空水热预处理生物质的方法
CN104561183B (zh) 一种玉米秸秆的预处理方法
CN102660587A (zh) 一种利用氯化钙溶液常压连续/间歇预处理木质纤维素原料的方法
CN110699387A (zh) 一种使用生物可降解有机酸催化剂的木质纤维素预处理方法
WO2010093047A1 (ja) バイオマス糖化の前処理方法及びその前処理方法を用いた糖化方法
CN105586364B (zh) 一种木质纤维素的预处理方法
CN113402316A (zh) 一种利用竹笋加工废弃物快速生产有机肥的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20121226