本发明涉及生物化工,具体涉及一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法。
背景技术:
1、木糖渣是以玉米芯、甘蔗渣、毛竹等农业废弃物为原料制备木糖产品后剩余的下脚料,主要成分为纤维素和木质素,目前的主要用途是代替一部分燃煤进行生物质发电,还有一部分是农民买去进行食用菌养殖,利用价值较低,解决木糖渣的高附加值利用是当前各企业急需解决的课题。
2、传统的对木糖渣的处理方法为碱溶,通过碱溶的处理,能够将木糖渣中的木质素进行溶出,而残留的组分中则主要含有纤维素,从而实现木质素与纤维素的分离;在后续的处理中,能够得到木质素产品与纤维素葡萄糖,实现对木糖渣的综合利用。
3、但现有的碱溶工艺,对木质素的溶出效果差,木质素的收率低,并相应的导致纤维素组分中纤维素的含量低,由于木质素也消耗纤维素酶,这就导致了在纤维素组分酶解的阶段,纤维素酶的用量增加,从而增加了生产成本并也导致了产品纯度的降低;因此,一种高效低成本,并能够得到高纯木质素以及纤维素葡萄糖的木糖渣处理工艺,则是现有需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,以解决现有的处理方法木质素溶出效果差,导致的纤维素酶解的过程中,纤维素酶用量大,生产成本高以及所得产品纯度低的问题。
2、为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,包括以下步骤:
3、s1、在搅拌、超声的条件下,采用碱液对木糖渣进行处理,得处理后的残渣溶液;
4、s2、对s1所得残渣溶液进行固液分离,得滤渣与木质素溶液;
5、s3、对s2所得滤渣进行水洗、分离,得纤维素组分,对所得纤维素组分进行酶解、脱色、离交、浓缩、结晶、甩滤、烘干,得纤维素葡萄糖产品;
6、s4、对s2所得木质素溶液进行膜浓缩,得木质素浓缩液,对所得木质素浓缩液进行酸析、分离、烘干以及破碎,得木质素产品;
7、s5、将s4膜浓缩过程中产生的碱溶液返回到s1中进行循环利用。
8、进一步地,所述的s1中,碱液的浓度为5~10%,碱液中的碱含量与木糖渣绝干的质量比为0.8~1:1。
9、进一步地,所述的s1中,搅拌强度为50~100rpm,超声的频率为40~80khz,超声以每间隔10min运行10min交替运行;碱液处理的温度为80~100℃,处理时间为1~3h。
10、进一步地,所述的s2中,固液分离为板框压滤,板框压滤的压力为0.8~1mpa,冲洗次数不小于三次,直至无滤液流出。
11、进一步地,所述的s3中,所得纤维素组分中,纤维素的含量为90~95%,木质素的含量小于1%。
12、进一步地,所述的s3中,酶解时,纤维素酶的添加量为纤维素组分绝干质量的1~1.5%,酶解温度为52~54℃,ph为4.7~5.3,时间为60~80h;纤维素葡萄糖的收率为84.46~86.65%。
13、进一步地,所述的s3中,结晶时,结晶液在55℃维持20min后,缓慢降温至46℃,46℃搅拌10min后,加入0.75%葡萄糖干重的晶种,结晶液46℃下维持12h养晶,0.5℃/h梯度降温至22~30℃;结晶甩滤烘干后,所得纤维素葡萄糖产品的纯度为99.22~99.47%。
14、进一步地,所述的s4中,所得木质素产品的收率为92.22~93.33%,纯度为94.47~95.28%。
15、进一步地,所述的s5中,碱溶液返回到s1中进行循环利用时,根据碱溶液的量以及浓度,适当的补充水与碱,以满足使用需求。
16、本发明的有益效果:
17、1、通过过量碱与超声联合的方法,提高了木质素的溶出率并提高了纤维素组分中纤维素的含量,从而提高木质素的收率,并降低了纤维素组分在后续处理过程中纤维素酶的用量,可有效的降低生产成本,并得到了高纯的葡萄糖产品;
18、2、采用间歇的超声施加方式,一方面有助于保证设备的使用寿命,另一方面也可有效的降低生产能耗,在保证处理效果的同时也可有效的控制生产成本;
19、3、通过膜浓缩对过量的碱溶液进行回收,实现了碱溶液的循环利用,避免了生产成本的增加;膜浓缩得到的木质素浓缩液经过处理后得到高纯的木质素产品。
1.一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于:所述的s1中,碱液的浓度为5~10%,碱液中的碱含量与木糖渣绝干的质量比为0.8~1:1。
3.根据权利要求2所述的一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于:所述的s1中,搅拌强度为50~100rpm,超声的频率为40~80khz,超声以每间隔10min运行10min交替运行;碱液处理的温度为80~100℃,处理时间为1~3h。
4.根据权利要求1所述的一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于:所述的s2中,固液分离为板框压滤,板框压滤的压力为0.8~1mpa,冲洗次数不小于三次,直至无滤液流出。
5.根据权利要求1所述的一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于:所述的s3中,所得纤维素组分中,纤维素的含量为90~95%,木质素的含量小于1%。
6.根据权利要求5所述的一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于:所述的s3中,酶解时,纤维素酶的添加量为纤维素组分绝干质量的1~1.5%,酶解温度为52~54℃,ph为4.7~5.3,时间为60~80h;纤维素葡萄糖的收率为84.46~86.65%。
7.根据权利要求5所述的一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于:所述的s3中,结晶时,结晶液在55℃维持20min后,缓慢降温至46℃,46℃搅拌10min后,加入0.75%葡萄糖干重的晶种,结晶液46℃下维持12h养晶,0.5℃/h梯度降温至22~30℃;结晶甩滤烘干后,所得纤维素葡萄糖产品的纯度为99.22~99.47%。
8.根据权利要求1所述的一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于:所述的s4中,所得木质素产品的收率为92.22~93.33%,纯度为94.47~95.28%。
9.根据权利要求2所述的一种木糖渣联产木质素以及纤维素葡萄糖的方法,其特征在于:所述的s5中,碱溶液返回到s1中进行循环利用时,根据碱溶液的量以及浓度,适当的补充水与碱,以满足使用需求。