CN108753304B - 木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、燃料或堆肥发酵填充剂中的应用 - Google Patents

木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、燃料或堆肥发酵填充剂中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108753304B
CN108753304B CN201810528677.0A CN201810528677A CN108753304B CN 108753304 B CN108753304 B CN 108753304B CN 201810528677 A CN201810528677 A CN 201810528677A CN 108753304 B CN108753304 B CN 108753304B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid
straw
straws
hydrolysate
lignocellulose
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810528677.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108753304A (zh
Inventor
林元山
田云
陈法霖
蒋维勇
苏泽琳
王珂瑶
刘维
祝凌志
王翀
周海燕
管桂萍
刘虎虎
卢向阳
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.)
Hunan Agricultural University
Original Assignee
Hunan Agricultural University
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 Hunan Agricultural University filed Critical Hunan Agricultural University
Priority to CN201810528677.0A priority Critical patent/CN108753304B/zh
Publication of CN108753304A publication Critical patent/CN108753304A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108753304B publication Critical patent/CN108753304B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/14—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
    • C09K17/18—Prepolymers; Macromolecular compounds
    • C09K17/32—Prepolymers; Macromolecular compounds of natural origin, e.g. cellulosic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
    • C05F17/20—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation using specific microorganisms or substances, e.g. enzymes, for activating or stimulating the treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F3/00—Fertilisers from human or animal excrements, e.g. manure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C10L5/445—Agricultural waste, e.g. corn crops, grass clippings, nut shells or oil pressing residues
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Fertilizers (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新方法制备的木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、生物质锅炉颗粒燃料或畜禽粪便堆肥发酵填充剂中的用途。所述木质纤维素的制备包括水稻秸秆的铡切、小段水稻秸秆的浸润、湿润秸秆的蒸汽爆破、爆破后的秸秆高速湿法粉碎和小颗粒水稻秸秆纤维的酶法高效水解的步骤。本发明是回收水稻秸秆加工过程中的废弃物、无害化利用的环境友好型技术。

Description

木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、燃料或堆肥发酵填充 剂中的应用
技术领域
本发明属于现代农业产业技术领域，具体涉及木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松 剂、生物质锅炉颗粒燃料或畜禽粪便堆肥发酵填充剂中的应用。
背景技术
水稻是中国第一大粮食作物，年种植面积约3185.7万hm2，年总产量约2亿吨，分别占粮食种植总面积的三分之一和粮食总产量的二分之一。而湖南省水稻种植面积和产量居全国首位，年种植面积稳定在405.0万hm2，年总产量达2578.6万吨；其后是江西、 广西、江苏、安徽、广东、湖北、四川、黑龙江等省，这些省份的水稻种植面积年均超 过200.0万hm2，年总产量超过1000.0万吨。据统计，水稻的谷草比为0.98-1.03，水稻 秸秆的生物量与水稻谷粒产量大致相当，是一项重要的生物资源。仅湖南省水稻秸秆年 总量超过2500万吨，而其他主产省区的水稻秸秆总量同样巨大。我国各类农作物秸秆年 总产量就达6亿吨以上，以水稻、玉米和小麦为主，共占76.1％；其中，稻草2.3亿吨， 位居首位。水稻秸秆晒干后的含水量为13.0％，表观密度低于0.1g/cm3，经机械加压困 扎后，密度为0.2-0.3g/cm3；水稻秸秆的灰熔点特征温度中，变形温度为925℃，软化温 度为970℃，半球温度1120℃，流动温度1222.5℃；燃烧灰分含量13.0％，挥发分含量 67.2％，固定碳6.3％。正因水稻秸秆质轻，柔性和韧性好，一般的粉碎机难以有效粉 碎。水稻秸秆具有较高的C/N比，其主要成分，一类是易于降解的蛋白质、矿物质、脂 类等。另一类是难降解的纤维素、半纤维素和木质素，占秸秆干物质含量的70％-80％， 其中约35％为纤维素、25％为半纤维素和15％为木质素。而纤维素分子的连接键在25℃ 下的半衰期为500-800万年，在自然状态下极难分解。由于水稻秸秆质轻，挥发分含量 较高，易被引燃，易于燃尽，田间燃烧过程中，受热气流将灰分粒子带入大气，形成严 重污染。
因此，合理利用水稻秸秆资源将产生巨大的社会与经济效益，秸秆的肥料化、饲料化、能源化、基料化、原料化这“五化”利用已成为学术研究与生产应用的热点问题。
目前，水稻秸秆的利用方法主要有：直接燃烧，秸秆直接还田，秸秆饲料，秸秆能源，秸秆纸浆，秸秆肥料等方法。但这些处理方法，因处理秸秆的成本过大(时间成本和 劳动力成本为主)而附加价值低，结果很不尽人意。
低聚木糖是一种功能性糖类，是由2-7个木糖分子以β(1-4)糖苷键结合而成的功能 性聚合糖。是双歧杆菌最优益生元，能促进动物肠道内有益菌特别是双歧杆菌的定殖，抑制有害微生物的繁殖，提高机体免疫力。低聚木糖的功效性是其它聚合糖类(低聚果 糖、低聚半乳糖、乳酮糖、大豆低聚糖、异麦芽低聚糖、棉子糖、低聚乳果糖)的20 倍。
在目前专利、文献资料和生产方法中，主要以山东龙力公司为代表，以玉米芯为原料经酶 法水解制备，结合膜分离、活性炭脱色完成。但是，已有的制备方法中，初始原料为木聚 糖，经过乙醇沉淀、超滤、纳滤柱层析等方法提纯得到，限制了该技术的应用范围。特别 在水稻秸秆制备低聚木糖方面由于成本高，工艺难度大，仍然没有产业化。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种新方法制备的木质纤维素在制备土壤调理 剂、膨松剂、生物质锅炉颗粒燃料或畜禽粪便堆肥发酵填充剂中的用途。
所述木质纤维素按如下步骤制备：
(1)水稻秸秆的铡切：将干燥的水稻秸秆切断为3-6cm的小段水稻秸秆；
(2)小段水稻秸秆的浸润：将3-6cm的小段水稻秸秆，在常温下用自来水完全浸润60-90min，使秸秆含水量达75-90％；
(3)湿润秸秆的蒸汽爆破：将含水量为75％-90％小段湿润秸秆用蒸汽爆破机连续爆破，爆 破饱和蒸汽压力为1.15-1.55MPa，爆破饱和蒸汽压力对应的温度为186-200℃；压力维 持时间为2-4min，瞬间释放压力，得到秸秆固液混合物；
(4)爆破后的秸秆高速湿法粉碎：将秸秆固液混合物粉碎至80-200目，期间，加自来水 调节固液混合物中的固液质量比为1：(8-15)。
(5)小颗粒水稻秸秆纤维的酶法高效水解：将由步骤(4)所得的经高速湿法粉碎后的秸 秆颗粒，按干重每kg秸秆颗粒添加木聚糖酶100-200IU，且要求固形物水稻秸秆粉与水 的固液质量比为1:(10-15)，控制酶法水解温度为50-55℃，pH 4.8-5.5，水解时间24-30h，期间不断搅拌，搅拌速度为50-60r/m，得到低聚木糖水解液混合物，所述低聚木糖水 解液混合物中还原糖质量百分比含量为1.5-2.5％，将低聚木糖水解液混合物95-100℃灭 酶10min，得水解产物；
(6)水解产物中非低聚木糖的去除：按秸秆纤维颗粒干重的0.05-0.1％向水解产物中加入 活性酵母菌，控温30-34℃，pH 4.8-5.5，保持搅拌速度50-60r/m，维持6-10h，得去 除非低聚木糖的水解产物；
(7)去除非低聚木糖的水解产物的固液分离：将去除非低聚木糖的水解产物泵入板框过 滤机，维持框内压力0.8-1.0Mpa，获得固体纤维滤饼和板框过滤滤液，所述固体纤维滤 饼即为木质纤维素滤饼。
优选地，步骤(1)所述干燥的水稻秸秆的含水量为8-13％；步骤(2)中，秸秆含水量达75％-90％时，秸秆中的固液质量比为1：(3-9)；步骤(4)中是用高速切割湿法粉碎 机将秸秆固液混合物粉碎至80-200目，切割速度为6000-8000r/m；所述木聚糖酶为木聚 糖内切酶或利用康氏木霉AS3.2774，经代谢调控固体发酵方法制备的木聚糖内切酶制剂， 所述的固体发酵方法为：在培养基中接种康氏木霉AS3.2774后，在28-32℃温度条件下， 静置发酵4.5-5.5d，再用自来水浸提1h，最后经超滤浓缩，即得酶制剂，所述培养基 中包括如下重量份的组分：水稻秸秆粉10-15、玉米芯粉10-15、麸皮10-15、硫酸铵1-2、 水55-65，培养基为自然pH；步骤(5)中，控制pH 4.8-5.5时，采用弱酸或弱碱调节； 步骤(6)所述酵母菌为酿酒酵母、面包酵母，、安琪酵母、果酒酵母的至少一种。
当所述木质纤维素作为土壤调理剂、膨松剂使用时，每亩土壤使用量为400—600kg。 该木质纤维素氮素不足，虽然不能直接作为肥料使用，但富含有机质，颗粒在80目以下， 可作为土壤调理剂、膨松剂，改善土壤颗粒性和团聚型结构，实现土壤可持续利用。本发 明木质纤维颗粒既是一种土壤调理剂，也是一种生物碳，由于前述工艺经高温蒸汽爆破， 杀灭了微生物，不存在土传病害，无需干燥，可直接施用果园、红薯田、蔬菜田、水稻田等土壤，就地消化利用，每亩使用量(干重)400-600kg，利用土壤微生物自然降解，改 善土壤。
当所述木质纤维素制备生物质锅炉颗粒燃料时，是将木质纤维素滤饼直接晒干、风干 或晾干至含水量为20—30％的固体粉剂，所述固体粉剂的密度为0.1—0.25g/cm3，再将 固体粉剂高压低温压缩加工压制成0.5—4cm3大小的生物质锅炉颗粒燃料，生物质锅炉颗 粒燃料的颗粒密度为1.1—1.4g/cm3。输送、储存极为方便，同时，其燃料性能大为改善，发热量高。该锅炉颗粒燃料既可以由于本发明的工艺中锅炉产汽，也可以用于市售，避免废渣直接排放，是替代石化能源的高科技环保产品。
当所述木质纤维素制备畜禽粪便堆肥发酵填充剂时，是将木质纤维素滤饼直接晒干、 风干或晾干至含水量为20—30％的固体粉剂，将固体粉剂与畜禽粪便按质量比1：(2—3) 混合，调解混合物的含水量为55—65％，并在混合物中接种市售的发酵剂，即得畜禽粪便 堆肥发酵填充剂，所述发酵剂的质量为混合物质量的1—2％。用该发酵填充剂堆肥发酵剂18-22天，实现充分腐熟，达到有机肥标准。
下面对本发明作进一步说明：
与现有技术相比，本发明在水稻秸秆无害化、资源化综合利用方面，具有显著优势和 技术进步：
一是有效提高水稻秸秆附加值，由于低聚木糖的肠道益生功能显著，市场价格是蔗糖 的10-15倍，有利于本推进工艺运行，本发明工艺运行远远优于现有低值的秸秆堆肥、秸 秆饲料化途径。因此，加工企业将有利可图。
二是工艺先进，本发明采用铡切、蒸汽爆破、高速湿法粉碎、酶法水解结合进行。与现有低聚木糖加工工艺的干法粉碎、酸碱预处理、木聚糖的提取、酶法水解工艺相比，工 艺更为简化，整个过程无需先提取木聚糖，再酶法水解；工艺过程没有使用强酸强碱，对 环境很友好；高速湿法粉碎克服干法粉碎难度和电力高负荷投入，节省能源。
三是采用清洁工艺生产，生产过程除爆破产生噪音污染外(也可以采用降噪)，废渣、 废气、废液排放极少。其中秸秆固形物颗粒进一步干燥作为土壤调理剂、膨松剂使用或畜 禽粪便堆肥填充剂使用；或经高压低温压缩加工成型的颗粒状燃料。
总之，本发明是回收水稻秸秆加工过程中的废弃物、无害化利用的环境友好型技术。
具体实施方式
实施例1
所述木质纤维素按如下步骤制备：
(1)水稻秸秆的铡切：将干燥的水稻秸秆50kg用配有高速旋转锰钢刀片的铡草机切断为3-6cm的小段水稻秸秆；
(2)小段水稻秸秆的浸润：将3-6cm的小段水稻秸秆，在常温下用自来水完全浸润90min，使秸秆含水量达90％；
(3)湿润秸秆的蒸汽爆破：将含水量为90％小段湿润秸秆用蒸汽爆破机连续爆破，爆 破饱和蒸汽压力为1.55MPa，爆破饱和蒸汽压力对应的温度为200℃；压力维持时间为2.5min，瞬间释放压力，得到秸秆固液混合物；
(4)爆破后的秸秆高速湿法粉碎：将秸秆固液混合物用高速切割湿法粉碎机粉碎至150目，切割速度为8000r/m，期间，加自来水调节固液混合物中的固液质量比为1：12；
(5)小颗粒水稻秸秆纤维的酶法高效水解：将步骤(4)所得的经高速湿法粉碎后的秸秆颗粒，按干重每kg秸秆颗粒长沙水地沙生物科技有限公司提供的黑曲霉突变菌株木聚糖酶200IU，且要求固形物水稻秸秆粉与水的固液质量比为1:12，控制酶法水解温度 为50℃，pH 4.8-5.0，水解时间30h，期间不断搅拌，搅拌速度为50r/m，得到低聚木糖 水解液混合物，所述低聚木糖水解液混合物中还原糖质量百分比含量为2.5％，将低聚木糖 水解液混合物95-100℃灭酶10min，得水解产物；
(6)水解产物中非低聚木糖的去除：取其中低聚木糖占还原糖的含量达71％的水解产 物150kg，加入安琪酵母菌20g，控温30℃，pH 4.8，保持搅拌速度50r/m，维持6h， 得去除非低聚木糖的水解产物，水解液中低聚木糖占还原糖的含量达93％；
(7)去除非低聚木糖的水解产物的固液分离：将去除非低聚木糖的水解产物泵入板 框过滤机，维持框内压力1.0Mpa，获得固体纤维滤饼和板框过滤滤液，所述固体纤维滤饼即为木质纤维素滤饼。
实施例2
所述木质纤维素按如下步骤制备：
(1)水稻秸秆的铡切：将干燥的水稻秸秆50kg用配有高速旋转锰钢刀片的铡草机切 断为3-6cm的小段水稻秸秆；
(2)小段水稻秸秆的浸润：将3-6cm的小段水稻秸秆，在常温下用自来水完全浸润90min，使秸秆含水量达90％；
(3)湿润秸秆的蒸汽爆破：将含水量为90％小段湿润秸秆用蒸汽爆破机连续爆破，爆 破饱和蒸汽压力为1.55MPa，爆破饱和蒸汽压力对应的温度为200℃；压力维持时间为2.5min，瞬间释放压力，得到秸秆固液混合物；
(4)爆破后的秸秆高速湿法粉碎：将秸秆固液混合物用高速切割湿法粉碎机粉碎至 150目，切割速度为8000r/m，期间，加自来水调节固液混合物中的固液质量比为1：12；
(5)小颗粒水稻秸秆纤维的酶法高效水解：将步骤(4)所得的经高速湿法粉碎后的秸秆颗粒，按干重每kg秸秆颗粒添加山东中天生物科技有限公司提供的棒曲霉木聚糖酶200IU，且要求固形物水稻秸秆粉与水的固液质量比为1:15，控制酶法水解温度为52℃， pH4.8-5.2，水解时间30h，期间不断搅拌，搅拌速度为60r/m，得到低聚木糖水解液混 合物，所述低聚木糖水解液混合物中还原糖质量百分比含量为2.3％，将低聚木糖水解液混 合物95-100℃灭酶10min，得水解产物；
(6)水解产物中非低聚木糖的去除：取其中低聚木糖占还原糖的含量达71％的水解产 物150kg，加入安琪酵母菌20g，控温30℃，pH 4.8，保持搅拌速度50r/m，维持6h， 得去除非低聚木糖的水解产物，水解液中低聚木糖占还原糖的含量达93％；
(7)去除非低聚木糖的水解产物的固液分离：将去除非低聚木糖的水解产物泵入板 框过滤机，维持框内压力1.0Mpa，获得固体纤维滤饼和板框过滤滤液，所述固体纤维滤饼即为木质纤维素滤饼。
实施例3
所述木质纤维素按如下步骤制备：
(1)水稻秸秆的铡切：将干燥的水稻秸秆50kg用配有高速旋转锰钢刀片的铡草机切断为3-6cm的小段水稻秸秆；
(2)小段水稻秸秆的浸润：将3-6cm的小段水稻秸秆，在常温下用自来水完全浸润90min，使秸秆含水量达90％；
(3)湿润秸秆的蒸汽爆破：将含水量为90％小段湿润秸秆用蒸汽爆破机连续爆破，爆 破饱和蒸汽压力为1.55MPa，爆破饱和蒸汽压力对应的温度为200℃；压力维持时间为2.5min，瞬间释放压力，得到秸秆固液混合物；
(4)爆破后的秸秆高速湿法粉碎：将秸秆固液混合物用高速切割湿法粉碎机粉碎至 150目，切割速度为8000r/m，期间，加自来水调节固液混合物中的固液质量比为1：12；
(5)小颗粒水稻秸秆纤维的酶法高效水解：将步骤(4)所得的经高速湿法粉碎后的秸秆颗粒，按干重每kg秸秆颗粒添加康氏木霉AS3.2774木聚糖酶150IU，且要求固形物 水稻秸秆粉与水的固液质量比为1:14，控制酶法水解温度为50℃，pH 4.8，水解时间24h， 期间不断搅拌，搅拌速度为55r/m，得到低聚木糖水解液混合物，所述低聚木糖水解液混 合物中还原糖质量百分比含量为2.1％，将低聚木糖水解液混合物95-100℃灭酶10min， 得水解产物；
(6)水解产物中非低聚木糖的去除：取其中低聚木糖占还原糖的含量达71％的水解产 物150kg，加入安琪酵母菌20g，控温30℃，pH 4.8，保持搅拌速度50r/m，维持6h，得 去除非低聚木糖的水解产物，水解液中低聚木糖占还原糖的含量达93％；
(7)去除非低聚木糖的水解产物的固液分离：将去除非低聚木糖的水解产物泵入板 框过滤机，维持框内压力1.0Mpa，获得固体纤维滤饼和板框过滤滤液，所述固体纤维滤饼即为木质纤维素滤饼。
实施例4
当所述木质纤维素作为土壤调理剂、膨松剂使用时，木质纤维素滤饼，不经干燥直接 施用果园、红薯田、蔬菜田、水稻田等土壤，就地消化利用，每亩使用量(干重)400-600kg，作为土壤调理剂、膨松剂，改善土壤颗粒性和团聚型结构，实现土壤可持续利用。
实施例5
当所述木质纤维素制备生物质锅炉颗粒燃料时，将木质纤维素滤饼直接晒干、风干或 晾干至含水量为20—30％的固体粉剂，所述固体粉剂的密度为0.1—0.25g/cm3，再将固 体粉剂高压低温压缩加工压制成0.5—4cm3大小的生物质锅炉颗粒燃料，生物质锅炉颗粒 燃料的颗粒密度为1.1—1.4g/cm3。输送、储存极为方便，同时，其燃料性能大为改善，发热量高。该锅炉颗粒燃料既可以由于本发明的工艺中锅炉产汽，也可以用于市售，避免废渣直接排放，是替代石化能源的高科技环保产品。
实施例6
当所述木质纤维素制备畜禽粪便堆肥发酵填充剂时，将木质纤维素滤饼直接晒干、风 干或晾干至含水量为20—30％的固体粉剂，将固体粉剂与畜禽粪便按质量比1：(2—3) 混合，调解混合物的含水量为55—65％，并在混合物中接种市售的发酵剂，即得畜禽粪便 堆肥发酵填充剂，所述发酵剂的质量为混合物质量的1—2％。用该发酵填充剂堆肥发酵剂 18-22天，实现充分腐熟，达到有机肥标准。

Claims (4)

1.一种用于制备土壤调理剂、膨松剂、生物质锅炉颗粒燃料或畜禽粪便堆肥发酵填充剂的木质纤维素的制备方法；其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)水稻秸秆的铡切：将干燥的水稻秸秆切断为3-6cm的小段水稻秸秆；
(2)小段水稻秸秆的浸润：将3-6cm的小段水稻秸秆，在常温下用自来水完全浸润60-90min，使秸秆含水量达75-90％；
(3)湿润秸秆的蒸汽爆破：将含水量为75％-90％小段湿润秸秆用蒸汽爆破机连续爆破，爆破饱和蒸汽压力为1.15-1.55MPa，爆破饱和蒸汽压力对应的温度为186-200℃；压力维持时间为2-4min，瞬间释放压力，得到秸秆固液混合物；
(4)爆破后的秸秆高速湿法粉碎：将秸秆固液混合物粉碎至80-200目，期间，加自来水调节固液混合物中的固液质量比为1：(8-15)。
(5)小颗粒水稻秸秆纤维的酶法高效水解：将由步骤(4)所得的经高速湿法粉碎后的秸秆颗粒，按干重每kg秸秆颗粒添加木聚糖酶100-200IU，且要求固形物水稻秸秆粉与水的固液质量比为1:(10-15)，控制酶法水解温度为50-55℃，pH 4.8-5.5，水解时间24-30h，期间不断搅拌，搅拌速度为50-60r/m，得到低聚木糖水解液混合物，所述低聚木糖水解液混合物中还原糖质量百分比含量为1.5-2.5％，将低聚木糖水解液混合物95-100℃灭酶10min，得水解产物；
(6)水解产物中非低聚木糖的去除：按秸秆纤维颗粒干重的0.05-0.1％向水解产物中加入活性酵母菌，控温30-34℃，pH 4.8-5.5，保持搅拌速度50-60r/m，维持6-10h，得去除非低聚木糖的水解产物；
(7)去除非低聚木糖的水解产物的固液分离：将去除非低聚木糖的水解产物泵入板框过滤机，维持框内压力0.8-1.0Mpa，获得固体纤维滤饼和板框过滤滤液，所述固体纤维滤饼即为木质纤维素滤饼；
其中，步骤(1)所述干燥的水稻秸秆的含水量为8-13％；步骤(2)中，秸秆含水量达75％-90％时，秸秆中的固液质量比为1：(3-9)；步骤(4)中是用高速切割湿法粉碎机将秸秆固液混合物粉碎至80-200目，切割速度为6000-8000r/m；所述木聚糖酶为木聚糖内切酶或利用康氏木霉AS3.2774，经代谢调控固体发酵方法制备的酶制剂，所述的固体发酵方法为：在培养基中接种康氏木霉AS3.2774后，在28-32℃温度条件下，静置发酵4.5-5.5d，再用自来水浸提1h，最后经超滤浓缩，即得酶制剂，所述培养基中包括如下重量份的组分：水稻秸秆粉10-15、玉米芯粉10-15、麸皮10-15、硫酸铵1-2、水55-65，培养基为自然pH；步骤(5)中，控制pH 4.8-5.5时，采用弱酸或弱碱调节；步骤(6)所述酵母菌为酿酒酵母、面包酵母、安琪酵母、果酒酵母的至少一种。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述木质纤维素作为土壤调理剂、膨松剂使用时，每亩土壤使用量为400—600kg。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述木质纤维素制备生物质锅炉颗粒燃料时，是将木质纤维素滤饼直接晒干、风干或晾干至含水量为20—30％的固体粉剂，所述固体粉剂的密度为0.1—0.25g/cm3，再将固体粉剂压制成0.5—4cm3大小的生物质锅炉颗粒燃料，生物质锅炉颗粒燃料的颗粒密度为1.1—1.4g/cm3。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述木质纤维素制备畜禽粪便堆肥发酵填充剂时，是将木质纤维素滤饼直接晒干、风干或晾干至含水量为20—30％的固体粉剂，将固体粉剂与畜禽粪便按质量比1：(2—3)混合，调解混合物的含水量为55—65％，并在混合物中接种发酵剂，即得畜禽粪便堆肥发酵填充剂，所述发酵剂的质量为混合物质量的1—2％。
CN201810528677.0A 2018-05-29 2018-05-29 木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、燃料或堆肥发酵填充剂中的应用 Expired - Fee Related CN108753304B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810528677.0A CN108753304B (zh) 2018-05-29 2018-05-29 木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、燃料或堆肥发酵填充剂中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810528677.0A CN108753304B (zh) 2018-05-29 2018-05-29 木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、燃料或堆肥发酵填充剂中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108753304A CN108753304A (zh) 2018-11-06
CN108753304B true CN108753304B (zh) 2020-12-01

Family

ID=64003417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810528677.0A Expired - Fee Related CN108753304B (zh) 2018-05-29 2018-05-29 木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、燃料或堆肥发酵填充剂中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108753304B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109575932B (zh) * 2019-01-23 2020-10-02 海南省农业科学院农业环境与土壤研究所 一种酸性土壤改良剂及其制备方法
CN112609489B (zh) * 2020-11-24 2022-12-09 湖南垒土农业科技发展有限公司 一种基于富里酸和/或胡敏酸改性的木质粗纤维及其制备方法和应用
CN114891513B (zh) * 2022-05-17 2024-03-29 三峡大学 一种木质素结合聚乙烯醇的土壤加固液及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101875953A (zh) * 2009-12-21 2010-11-03 南京林业大学 木质纤维原料蒸汽爆破、定向酶解分离和乙醇发酵的方法
CN102061323A (zh) * 2010-11-10 2011-05-18 山东龙力生物科技股份有限公司 一种植物木质纤维素的综合利用工艺
CN102776244A (zh) * 2012-06-21 2012-11-14 北京化工大学 综合利用玉米芯等农林废弃物生产多元糖醇及木质素的工艺
CN104125998A (zh) * 2012-03-05 2014-10-29 埃欧金能源公司 从木质纤维素转化过程制备土壤调节组合物的方法
CN105980336A (zh) * 2013-10-10 2016-09-28 纳幕尔杜邦公司 包含木质纤维素生物质发酵过程糖浆的土壤调理组合物
CN106753413A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 刘贵彬 利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101875953A (zh) * 2009-12-21 2010-11-03 南京林业大学 木质纤维原料蒸汽爆破、定向酶解分离和乙醇发酵的方法
CN102061323A (zh) * 2010-11-10 2011-05-18 山东龙力生物科技股份有限公司 一种植物木质纤维素的综合利用工艺
CN104125998A (zh) * 2012-03-05 2014-10-29 埃欧金能源公司 从木质纤维素转化过程制备土壤调节组合物的方法
CN102776244A (zh) * 2012-06-21 2012-11-14 北京化工大学 综合利用玉米芯等农林废弃物生产多元糖醇及木质素的工艺
CN105980336A (zh) * 2013-10-10 2016-09-28 纳幕尔杜邦公司 包含木质纤维素生物质发酵过程糖浆的土壤调理组合物
CN106753413A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 刘贵彬 利用秸秆生产饲料糖和盐碱土改良剂的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108753304A (zh) 2018-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sindhu et al. Water hyacinth a potential source for value addition: an overview
CN103180450B (zh) 通过用电子束照射来处理木质纤维素材料的方法
CN108753304B (zh) 木质纤维素在制备土壤调理剂、膨松剂、燃料或堆肥发酵填充剂中的应用
CN102304550B (zh) 一种以木质纤维素为原料生产乙醇或丙酮丁醇的方法
BRPI0612207A2 (pt) método para a produção de etanol
CN105112118A (zh) 一种用于生物质燃料的原料前处理技术
CN105778947A (zh) 一种环保炭及其制备工艺
CN103418353A (zh) 基于胺化增强改性秸秆吸附材料的制备方法
CN108821280A (zh) 活性炭在制备生物炭、混合型燃烧颗粒中的应用
Ma et al. Integrated distilled spent grain with husk utilization: Current situation, trend, and design
CN104561127A (zh) 一种农业秸秆的综合利用方法
CN106755126A (zh) 一种利用能源草沼渣制备生物碳的方法
CN109321607A (zh) 利用木质纤维原料厌氧发酵制备沼气的方法
CN112401054A (zh) 一种木质纤维素原料连续化处理方法
CN107712320A (zh) 一种蔗梢、蔗叶加工产品的制备方法
CN108486192A (zh) 提高水稻秸秆水解效率的前处理方法及基于此的制备低聚木糖的方法和应用
CN111330956B (zh) 一种秸秆的生态回收利用处置方法
CN114195560A (zh) 一种农业秸秆联产纤维、生物沼气和生物有机肥的方法
CN105670662A (zh) 一种环保炭及其制备方法
CN107815472B (zh) 一种利用秸秆清洁制备车用燃料乙醇的方法
CN112063501A (zh) 一种农作物秸秆与养猪废水混合厌氧发酵装置及发酵方法
CN106032542A (zh) 发酵纤维素水解液来生成乙醇的方法
CN101544996A (zh) 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
CN109496207A (zh) 一种基于石墨的有机肥料浆料的制备方法
CN105110947A (zh) 一种改性桑木片的香菇培养基及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201201

Termination date: 20210529

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee