CN114317838B - 一种木质纤维素水解液的脱毒方法和脱毒装置 - Google Patents

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CN114317838B CN202210238655.7A CN202210238655A CN114317838B CN 114317838 B CN114317838 B CN 114317838B CN 202210238655 A CN202210238655 A CN 202210238655A CN 114317838 B CN114317838 B CN 114317838B
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Abstract

本发明涉及一种木质纤维素水解液的脱毒方法和脱毒装置，所述脱毒方法包括以下步骤：（1）建立木质纤维素水解液中抑制物的浓度与吹脱处理中工艺参数的数学模型；（2）选择抑制物的目标浓度、吹脱处理温度和气体流量，根据步骤（1）得到的所述数学模型，得到吹脱处理的时间；（3）将木质纤维素水解液在步骤（2）所述温度、气体流量和时间下，进行吹脱处理，得到所述脱毒水解液。所述脱毒装置包括吹脱装置。本发明提供的脱毒方法降低了木质纤维素水解液的毒性，提高了木质纤维素水解液的发酵性能，并且处理快速，成本低廉。本发明提供的脱毒方法和脱毒装置，易实现工业化放大生产和应用。

Description

一种木质纤维素水解液的脱毒方法和脱毒装置
技术领域
本发明涉及生物质加工利用领域，具体涉及一种木质纤维素水解液的脱毒方法和脱毒装置。
背景技术
木质纤维素是地球上含量丰富的可再生资源，随着石油资源的日益减少，石油价格进一步上涨，以及环境质量要求的越来越高，探索从木质纤维素这种蕴藏量十分丰富的可再生资源转化为清洁能源和化学品以及补充替代石油化学品具有重要意义。
木质纤维素转化为清洁燃料或化学品的前提是将木质纤维素水解，产生葡萄糖、木糖等可发酵糖。木质纤维素可发酵糖不仅储量丰富，而且可以再生，已成为绿色生物制造最具潜力的原料。但是半纤维素和木质素在预处理过程和酶解过程中，会产生一系列的对微生物有毒害作用的抑制物如酸类、呋喃类和酚类等物质，抑制了微生物的生长和代谢水平，降低了发酵产物的产量，从而阻碍了木质纤维素可发酵糖的利用。因此，脱毒是木质纤维素可发酵糖利用的关键步骤。
CN105671088A公开了一种表面活性剂改进的木质纤维素的连续糖化共发酵法，该方法通过添加表面活性剂降低纤维素底物中抑制物的毒性，提高乙醇的浓度，但是该方法的脱毒效果比较差，表面活性剂的添加量比较高，不利于生产的经济性。
CN109234324A公开了一种糠醛废渣中纤维素转化为乙醇的方法，该方法采用活性炭进行脱毒，活性炭的用量大，成本高。并且该方法是针对酿酒酵母真核生物的发酵过程，真核生物由于细胞壁的存在导致抗逆性强于原核生物，其受抑制物影响相对比较小，而该方法对受抑制物影响较大的原核生物效果比较差。
因此，开发一种简单、高效、成本低廉并且适用于多种微生物的脱毒方法具有重要意义。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法和脱毒装置，与现有技术相比，本发明提供的脱毒方法是基于抑制物的挥发特性、相平衡理论和微生物耐受抑制物的临界点所开发的，具有抑制物去除率高，成本低廉，产品收率较高的优势，本发明提供的脱毒装置结构简单，可以工业化应用。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，所述脱毒方法包括以下步骤：
（1）建立木质纤维素水解液中抑制物的浓度与吹脱处理中工艺参数的数学模型；
（2）选择抑制物的目标浓度、吹脱处理的温度和气体流量，根据步骤（1）得到的所述数学模型，得到吹脱处理的时间；
（3）将木质纤维素水解液在步骤（2）所述温度、气体流量和时间下，进行吹脱处理，得到所述脱毒水解液。
本发明中，采用吹脱处理去除水解液中的抑制物，以抑制物在气液相间浓度差作为传质推动力，使抑制物由液相向气相传递，从而降低水解液中抑制物的浓度。本发明中吹脱处理去除抑制物属于相间传质，包括三个步骤：首先抑制物从液相主体传至相界面，然后跨过界面传至气相界面，最后再传至气相主体，本发明根据吹脱处理中的物料平衡和相平衡建立数学模型，然后根据不同微生物菌株对抑制物的耐受性选择脱毒水解液中抑制物的目标浓度，选择吹脱处理的温度和气体流量，之后根据数学模型得到吹脱处理的时间，在以上所得工艺参数下进行吹脱处理，得到脱毒水解液。本发明提供的脱毒方法相比于目前已有的表面活性剂脱毒和活性炭脱毒，本发明可以显著降低抑制物对于微生物菌株的毒性，提高纤维糖的发酵性能，对不同菌株具有普适性，并且处理成本大大降低。
本发明中，所述吹脱处理所用气体包括空气，空气来源广泛，可节约成本，所述吹脱处理后的气体进行回收处理，所述回收处理包括碱液吸收或高温煅烧。
本发明中，所述抑制物包括酸类、酚类或呋喃类中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括酸类和酚类的组合、酚类和呋喃类的组合或酸类、酚类和呋喃类的组合；所述酸类包括甲酸或乙酸等；所述酚类包括苯酚或香草醛等；所述呋喃类包括糠醛或5-羟甲基糠醛等。
优选地，步骤（1）所述数学模型包括
Figure 465626DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，G是吹脱处理中气体的流量，c l2是吹脱处理后脱毒水解液中抑制物的浓度，c l1是木质纤维素水解液中抑制物的初始浓度，m是相平衡常数，t是吹脱处理的时间，h是吹脱柱的高度，A是吹脱柱的横截面积，ɑ是气泡比表面积占吹脱柱体积的百分比，k L 是传质系数。
优选地，步骤（2）所述吹脱处理的温度为30-80℃，例如可以是30℃、32℃、34℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃、70℃、72℃、74℃、76℃、78℃或80℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为40-50℃。
本发明优选控制吹脱处理的温度在特定范围，可以在提升脱毒效果和发酵性能的同时，防止对设备造成损害，并且防止发生美拉德反应和糖损失。
优选地，步骤（2）所述吹脱处理中气体的流量为1-5L/min，例如可以是1L/min、1.2L/min、1.4L/min、1.6L/min、1.8L/min、2L/min、2.2L/min、2.4L/min、2.6L/min、2.8L/min、3L/min、3.2L/min、3.4L/min、3.6L/min、3.8L/min、4L/min、4.2L/min、4.4L/min、4.6L/min、4.8L/min或5L/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明优选控制吹脱处理中气体的流量在特定范围，可以在增大气体流量从而增大气液接触的同时，防止气体流速过快将水解液带出，造成水解液损失。
优选地，步骤（2）所述吹脱处理的时间为30-240min，例如可以是30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min、180min、190min、200min、210min、220min、230min或240min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明控制所述吹脱处理的时间为30-240min，目的是适用不同菌株对抑制物的耐受性，同时控制处理成本。
本发明对所述微生物菌株得种类没有特殊限定，可以是细菌也可以是真菌，细菌包括但不限于谷氨酸棒状杆菌和丙酮丁醇梭菌，真菌包括但不限于酿酒酵母菌。
优选地，步骤（3）所述吹脱处理的添加剂包括食用油和/或芬顿试剂。
本发明中，所述添加剂可以与抑制物反应，将抑制物转化为可供微生物发酵的物质，例如芬顿试剂可以与苯酚反应，生成苯醌；添加食用油可以使水解液产生更小的气泡，增大比表面积，进而增加气液相接触面积，提高吹脱效率。本发明对所述食用油没有特殊限制，例如可以是菜籽油、花生油、大豆油或玉米油中的任意一种。
优选地，步骤（3）所述添加剂的质量为木质纤维素水解液体积的1-10%，即1-10%（w/v），单位为kg/L，例如可以是1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、或10%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明优选控制所述添加剂的质量占木质纤维素水解液体积的百分比在特定范围，可以通过少量添加剂增大气液相接触面积，同时避免添加剂过多造成泡沫过多，发生溢流。
本发明中，所述吹脱处理后加入絮凝剂，所述絮凝剂包括壳聚糖、明矾等，可以使水解液中的杂质充分絮凝，提升脱毒效果，防止对微生物的发酵过程造成不利影响。
优选地，所述吹脱处理后进行吸附处理，所述吸附处理的吸附剂包括活性炭、分子筛、硅胶或沸石中的任意一种，所述吸附处理的时间为0-180min，例如可以是0min、20min、40min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min或180min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明第一方面的优选技术方案，所述脱毒方法包括以下步骤：
（1）建立木质纤维素水解液中抑制物的浓度与吹脱处理中工艺参数的数学模型； 所述数学模型包括
Figure 750108DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，G是吹脱处理中气体的流量，c l2是吹脱处理后脱毒水解液中抑制物的浓度，c l1是木质纤维素水解液中抑制物的初始浓度，m是相平衡常数，t是吹脱处理的时间，h是吹脱柱的高度，A是吹脱柱的横截面积，ɑ是气泡比表面积占吹脱柱体积的百分比，k L 是传质系数；
（2）选择抑制物的目标浓度、吹脱处理的温度和气体流量，根据步骤（1）得到的所述数学模型，得到吹脱处理的时间；所述吹脱处理的温度为30-80℃；所述吹脱处理中气体的流量为1-5L/min；所述吹脱处理的时间为30-240min；
（3）将木质纤维素水解液在步骤（2）所述温度、气体流量和时间下，加入食用油和/或芬顿试剂进行吹脱处理，得到所述脱毒水解液；所述添加剂的质量为木质纤维素水解液体积的1-10%。
第二方面，本发明提供一种木质纤维素水解液的脱毒装置，所述脱毒装置用于本发明第一方面所述的木质纤维素水解液的脱毒方法；
所述脱毒装置包括吹脱装置；所述吹脱装置包括吹脱柱；所述吹脱装置的顶部入口与原料箱连接；所述吹脱装置的底部入口与空气压缩机连接。
本发明提供的脱毒装置通过设置吹脱装置进行气液接触，液相中的抑制物由于浓度差的存在不断从液相向气相转移，从而脱除大部分水解液中的抑制物，达到显著降低水解物毒性的目的。本发明提供的脱毒装置对不同菌株具有普适性，并且操作简单，成本低廉。
优选地，所述吹脱柱的高度为1-2m，例如可以是1m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m、1.6m、1.7m、1.8m、1.9m或2.0m，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述吹脱柱的横截面积为0.005-0.04m2，例如可以是0.005m2、0.006m2、0.008m2、0.01m2、0.012m2、0.014m2、0.016m2、0.018m2、0.02m2、0.022m2、0.024m2、0.026m2、0.028m2、0.03m2、0.032m2、0.034m2、0.038m2或0.04m2。
优选地，所述吹脱柱中设置有填料。
优选地，所述填料包括鲍尔环、空心多面球、阶梯环、拉西环或海尔环中的任意一种。
优选地，所述吹脱装置的下部出口与吸附装置连接。
优选地，所述吹脱装置的上部出口与回收装置连接。
本发明中，所述木质纤维素水解液储存于原料箱，经输送装置进入吹脱装置的顶部入口，然后从吹脱装置的下部出口流出，经输送装置进入吸附装置；本发明对所述输送装置没有特殊限制，例如可以是泵。
优选地，所述吸附装置包括吸附柱。
优选地，所述回收装置包括回收柱。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明提供的木质纤维素水解液的脱毒方法利用气液接触带走液相中大部分抑制物，降低了木质纤维素水解液的毒性，并且降低了生产成本，可将甲酸的浓度降低至0.85g/L以下，将乙酸的浓度降低至0.75g/L以下，将糠醛的浓度降为0.28g/L，将5-羟甲基糠醛的浓度降低至0.74g/L以下，将苯酚的浓度降低至0.56g/L，将香草醛的浓度降低至0.39g/L以下，控制水解液脱毒处理的运行成本在403.91元/吨以下，在较优条件下可以控制成本在200元/吨以下。
（2）本发明提供的木质纤维素水解液的脱毒方法可以通过吹脱处理使菌株具有较好的发酵性能，以酿酒酵母菌进行发酵为例，所得乙醇的浓度可以达到23.25g/L以上，赖氨酸的浓度可以达到3.48g/L以上，丁醇的浓度可以达到3.50g/L以上，本发明在吹脱处理的基础上采用添加剂可以使发酵产物的收率进一步提高。
（3）本发明提供的木质纤维素水解液的脱毒方法提供了吹脱处理进行木质纤维素水解液脱毒的数学模型，适用于不同类型的菌株，并针对不同菌株的耐受性选择合适的工艺参数，为脱毒工艺的工业化提供理论指导。
（4）本发明提供的木质纤维素水解液的脱毒方法处理速度快，成本低廉，并且脱毒过程无废水废弃废物的产生，经济环保。
（5）本发明提供的木质纤维素水解液的脱毒装置结构简单，可以工业化应用。
附图说明
图1是本发明实施例1中所述脱毒装置的示意图。
其中，1-吹脱装置；2-吸附装置；3-原料箱；4-空气压缩机；5-回收装置。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
制备例1
本制备例提供一种木质纤维素水解液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
（1）汽爆预处理：从玉米秸秆中心分成四部分，再将玉米秸秆切成长度为5cm的小段；以玉米秸秆:水=1:10（质量比）的比例加入去离子水，复水12h，然后在1.0MPa下进行汽爆预处理10min，得到的玉米秸秆经自然干燥后，进行粉碎1min，过40目筛子，得到玉米秸秆粉料；
（2）周期振动酶解：混合4g步骤（1）得到的所述玉米秸秆粉料、2mL纤维素酶、14mL柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液（pH=4.8）和10个玻璃球，在50℃，2000rpm（每隔10min振动1次）的条件下酶解72h，然后离心取上清液，得到木质纤维素水解液。
所述木质素水解液中含有抑制物，所述抑制物包括甲酸、乙酸、糠醛、5-羟甲基糠醛、苯酚和香草醛等。
实施例1
本实施例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，所述脱毒方法包括以下步骤：
（1）建立木质纤维素水解液中抑制物的浓度与吹脱处理中工艺参数的数学模型； 所述数学模型包括
Figure 804651DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，G是吹脱处理中气体的流量（L/min），c l2是吹脱处理后脱毒水解液中抑制物的浓度（g/L），c l1是木质纤维素水解液中抑制物的初始浓度（g/L），m是相平衡常数，t是吹脱处理的时间（min），h是吹脱柱的高度（m），A是吹脱柱的横截面积（m2），ɑ是气泡比表面积占吹脱柱体积的百分比，k L 是传质系数；
（2）选择吹脱处理的温度为45℃，气体流量为5L/min，本实施例以酿酒酵母菌为发 酵菌株，选择控制甲酸的目标浓度为0.80g/L，乙酸的目标浓度为0.63g/L，苯酚的目标浓度 为0.40g/L；根据步骤（1）得到的数学模型进行推导（h=1m，A=0.005m2），得到：甲酸的浓度与 时间的关系：
Figure 765654DEST_PATH_IMAGE004
，乙酸的浓度与时间的关系：
Figure 538438DEST_PATH_IMAGE005
，苯酚的浓度与时间的关系：
Figure 95452DEST_PATH_IMAGE006
，其中 c1、c2、c3分别为甲酸、乙酸和苯酚的浓度，t为时间；进而得到吹脱处理的时间为120min；
（3）将木质纤维素水解液在步骤（2）所述温度、气体流量和时间下进行吹脱处理，得到所述脱毒水解液；所述脱毒水解液采用分子筛进行吸附处理60min；所述吹脱处理后的气体进行回收处理，回收装置收集后进行高温焚烧。
本实施例还提供一种木质纤维素水解液的脱毒装置，如图1所示，所述脱毒装置包括吹脱装置1；所述吹脱装置1的下部出口与吸附装置2连接；所述吹脱装置1的顶部入口与原料箱3连接；所述吹脱装置1的底部入口与空气压缩机4连接；所述吹脱装置1的上部出口与回收装置5连接；所述吹脱装置包括吹脱柱，所述吹脱柱的高度为1m；所述吹脱柱的横截面积为0.005m2。
实施例2
本实施例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，所述脱毒方法包括以下步骤：
（1）建立木质纤维素水解液中抑制物的浓度与吹脱处理中工艺参数的数学模型；所述数学模型与实施例1中步骤（1）相同；
（2）选择吹脱处理的温度为50℃，气体流量为5L/min，本实施例以谷氨酸棒杆菌为 发酵菌株，选择控制甲酸的目标浓度为0.71g/L，乙酸的目标浓度为0.60g/L，苯酚的目标浓 度为0.31g/L；根据步骤（1）得到的数学模型进行推导（h=1m，A=0.005m2），得到：甲酸的浓度 与时间的关系：
Figure 4502DEST_PATH_IMAGE007
，乙酸的浓度与时间的关系：
Figure 870827DEST_PATH_IMAGE008
，苯酚的浓度与时间的关系：
Figure 865328DEST_PATH_IMAGE009
，其中 c1、c2、c3分别为甲酸、乙酸和苯酚的浓度，t为时间；进而得到吹脱处理的时间为186min；
（3）将木质纤维素水解液在步骤（2）所述温度、气体流量和时间下进行吹脱处理，得到所述脱毒水解液。
实施例3
本实施例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，所述脱毒方法包括以下步骤：
（1）建立木质纤维素水解液中抑制物的浓度与吹脱处理中工艺参数的数学模型；所述数学模型与实施例1中步骤（1）相同；
（2）选择吹脱处理的温度为40℃，气体流量为5L/min，本实施例以丙酮丁醇梭菌为 发酵菌株，选择控制甲酸的目标浓度为0.80g/L，乙酸的目标浓度为0.75g/L，苯酚的目标浓 度为0.56g/L；根据步骤（1）得到的数学模型进行推导（h=1m，A=0.005m2），得到：甲酸的浓度 与时间的关系：
Figure 475301DEST_PATH_IMAGE010
，乙酸的浓度与时间的关系：
Figure 255169DEST_PATH_IMAGE011
，苯酚的浓度与时间的关系：
Figure 557975DEST_PATH_IMAGE012
，其中 c1、c2、c3分别为甲酸、乙酸和苯酚的浓度，t为时间；进而得到吹脱处理的时间为146min；
（3）将木质纤维素水解液在步骤（2）所述温度、气体流量和时间下进行吹脱处理，得到所述脱毒水解液。
实施例4
本实施例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，与实施例1的区别仅在于选择大肠杆菌为发酵菌株，选择吹脱处理的温度为50℃，气体流量为5L/min，根据数学模型和大肠杆菌的耐受性进行计算，得到吹脱处理的时间为240min，即:将木质纤维素水解液在温度为50℃，气体流量为5L/min下进行吹脱处理240min，得到所述脱毒水解液。
实施例5
本实施例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，与实施例4的区别仅在于所述吹脱处理中加入食用油，所述食用油的质量占木质纤维素水解液体积的1%。
实施例6
本实施例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，与实施例3的区别仅在于吹脱处理的时间为60min。
实施例7
本实施例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，与实施例3的区别仅在于吹脱处理的时间为90min。
对比例1
本对比例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，与实施例4相比的区别仅在于将木质纤维素水解液倒入250mL锥形瓶中，加入添加量为1%（w/v）的活性炭，置于30℃，200rpm的立式全温振荡器中进行脱毒处理5h后，将水解液通过滤纸过滤出水解液中的活性炭，得到脱毒水解液。本对比例所述木质纤维素水解液与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种木质纤维素水解液的脱毒方法，与实施例4相比的区别仅在于将木质纤维素水解液倒入250mL锥形瓶中，加入添加量为5%（w/v）的活性炭，置于30℃，200rpm的立式全温振荡器中进行脱毒处理5h后，将水解液通过滤纸过滤出水解液中的活性炭，得到脱毒水解液。本对比例所述木质纤维素水解液与实施例1相同。
应用例1
本应用例提供了一种木质纤维素水解液的发酵方法，所述发酵方法采用实施例1中的脱毒水解液进行发酵；
将实施例1得到的所述脱毒水解液加入到以海绵为载体的市售酿酒酵母菌（保藏号IPE003）发酵培养基中，115℃灭菌30min，静置冷却到室温，加入种子液，所述种子液的质量占脱毒水解液质量的10%，在30℃，100rpm下处理30min，后静置培养96h进行发酵处理，得到乙醇、赖氨酸和丁醇等发酵产物；
所述种子液的制备方法为：挑取平板上单菌落接种于种子培养基，在30°C，200rpm条件下培养24h。
应用对比例1
本应用对比例提供了一种木质纤维素水解液的发酵方法，所述发酵方法与应用例1的区别仅在于脱毒水解液替换为未脱毒的木质纤维素水解液，所述木质纤维素水解液与实施例1相同。
对实施例1-7和对比例1-2中的吹脱处理后脱毒水解液的抑制物浓度采用液相色谱和气相色谱进行测定，测定结果如表1所示。
以应用例1和应用对比例1为例，其发酵产物的浓度采用液相色谱和气相色谱进行测定，测定结果如表2所示。
表1
Figure 39772DEST_PATH_IMAGE013
注：活性炭价格以5000元/吨计算，电费以0.8元/度计算，表1中“-”表示对该数据没有测定。
表2
Figure 557165DEST_PATH_IMAGE014
从表1和表2可以看出以下几点：
（1）从实施例1-7的数据可以看出，本发明提供的脱毒方法可以有效降低木质纤维素水解液中抑制物的浓度，可将甲酸的浓度降低至0.85g/L以下，将乙酸的浓度降低至0.75g/L以下，将糠醛的浓度降为0.28g/L，将5-羟甲基糠醛的浓度降低至0.74g/L以下，将苯酚的浓度降低至0.56g/L，将香草醛的浓度降低至0.39g/L以下，并且可以节约运行成本，控制水解液脱毒处理的运行成本在403.91元/吨以下，在较优条件下控制在200元/吨以下。
（2）综合比较实施例4和实施例5的数据可以看出，实施例5与实施例4的区别仅在于所述吹脱处理中加入食用油，实施例5中抑制物的浓度均低于实施例4，由此表明，本发明通过在吹脱处理中加入添加剂，可以有效降低抑制物的浓度。
（3）综合比较实施例3和实施例6-7的数据可以看出，实施例3中吹脱处理的时间为146min，相较于实施例6和实施例7中吹脱处理的时间分别为60min和90min而言，实施例6和实施例7中的抑制物浓度均高于实施例3，由此表明，本发明通过数学模型计算吹脱处理的时间，并控制吹脱处理的时间在特定范围，可以有效降低抑制物的浓度。
（4）综合比较实施例4和对比例1-2的数据可以看出，对比例1和对比例2分别采用添加量为1%和5%的活性炭进行脱毒，相较于实施例4中采用吹脱处理脱毒的方法而言，对比例1-2中抑制物的浓度均高于实施例4，并且处理成本也远高于实施例4，由此表明，本发明采用吹脱处理进行脱毒的方法可以有效降低抑制物的浓度，并且降低运行成本。
（5）综合比较应用例1和应用对比例1的数据可以看出，采用实施例1中得到的脱毒水解液进行发酵，所得乙醇的浓度为23.25g/L，赖氨酸的浓度为3.48g/L，丁醇的浓度为3.50g/L，而应用对比例1中的水解液为未脱毒的木质纤维素水解液，无法达到菌株的生长要求，不能得到上述产物。由此可见，本发明提供的脱毒方法可以有效降低抑制物的毒性，促进菌株发酵得到发酵产物。
综上所述，本发明提供的脱毒方法可以去除大部分抑制物，降低了木质纤维素水解液的毒性，并且降低了生产成本，适用于不同类型的菌株。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种木质纤维素水解液的脱毒方法，其特征在于，所述脱毒方法包括以下步骤：
（1）建立木质纤维素水解液中抑制物的浓度与吹脱处理中工艺参数的数学模型；
（2）选择抑制物的目标浓度、吹脱处理的温度和气体流量，根据步骤（1）得到的所述数学模型，得到吹脱处理的时间；
（3）将木质纤维素水解液在步骤（2）所述温度、气体流量和时间下，进行吹脱处理，得到脱毒水解液；
步骤（1）所述数学模型包括
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；
其中，G是吹脱处理中气体的流量，c l2是吹脱处理后脱毒水解液中抑制物的浓度，c l1是木质纤维素水解液中抑制物的初始浓度，m是相平衡常数，t是吹脱处理的时间，h是吹脱柱的高度，A是吹脱柱的横截面积，ɑ是气泡比表面积占吹脱柱体积的百分比，k L 是传质系数。
2.根据权利要求1所述的脱毒方法，其特征在于，步骤（2）所述吹脱处理的温度为30-80℃。
3.根据权利要求1所述的脱毒方法，其特征在于，步骤（2）所述吹脱处理中气体的流量为1-5L/min。
4.根据权利要求1所述的脱毒方法，其特征在于，步骤（2）所述吹脱处理的时间为30-240min。
5.根据权利要求1所述的脱毒方法，其特征在于，步骤（3）所述吹脱处理的添加剂包括食用油和/或芬顿试剂。
6.根据权利要求5所述的脱毒方法，其特征在于，步骤（3）所述添加剂的质量为木质纤维素水解液体积的1-10%。
7.根据权利要求1-6任一项所述的脱毒方法，其特征在于，所述脱毒方法所用的脱毒装置包括吹脱装置；
所述吹脱装置包括吹脱柱；
所述吹脱装置的顶部入口与原料箱连接；
所述吹脱装置的底部入口与空气压缩机连接；
所述吹脱柱的高度为1-2m；
所述吹脱柱的横截面积为0.005-0.04m2。
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