一種甜高粱秸稈綜合利用的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種甜高粱秸稈綜合利用的方法。它是將鮮甜高粱秸稈去葉粉碎后，研磨成漿料，再加入萃取劑，提取出單寧；然后再制備果膠、乙醇、纖維素和木質(zhì)素，從而使甜高粱秸稈得到充分的運(yùn)用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了甜高粱秸稈加工環(huán)境友好和集約高效的目標(biāo)，充分利用了甜高粱秸稈中的有用物質(zhì)，增加了甜高粱秸稈加工附加值，提高了資源利用效率，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程污染物零排放。有利于提高農(nóng)戶種植甜高粱的積極性，并將有力地促進(jìn)甜高粱的原料基地建設(shè)。
【專利說(shuō)明】一種甜高粱秸稈綜合利用的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物質(zhì)材料與能源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，涉及一種甜高粱秸桿綜合利 用的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 甜高粱是生物學(xué)產(chǎn)量最高的農(nóng)作物之一，在我國(guó)有悠久的栽培歷史，南方和北方 均有大面積種植。新鮮的甜高粱秸桿干物質(zhì)約含纖維素20?22%，木質(zhì)素10?12%，半纖 維素16?19%，果膠10?13 %，粗蛋白3?4%，總糖含量35?41 %，單寧0· 4?2. 5%， 粗脂肪、礦物質(zhì)等其它3?5%。
[0003] 目前，甜高粱秸桿利用主要用于制備乙醇，經(jīng)中試經(jīng)濟(jì)核算，成本偏高，效益偏低， 始終無(wú)法產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。現(xiàn)甜高粱秸桿的綜合利用，最多只是"乙醇-紙板"、"乙醇-酒 糟飼料"、"乙醇-木糖"聯(lián)產(chǎn)，對(duì)甜高粱秸桿有用物質(zhì)的利用還不徹底，經(jīng)濟(jì)效益未能充分發(fā) 揮；如，制得的紙板纖維僅僅達(dá)到制作紙板或紙箱的水平，酒糟飼料的附加值較低，即使是 提取木糖，經(jīng)濟(jì)效益也有待于提高。這樣，既造成資源浪費(fèi)，又產(chǎn)生大量排放，原料價(jià)格得不 到提高，嚴(yán)重影響農(nóng)戶種植甜高粱的積極性，甜高粱原料基地的規(guī)模無(wú)法擴(kuò)大發(fā)展，從而也 制約了燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
[0004] 甜高粱是為數(shù)不多的植株含單寧較高的C4作物。單寧亦稱栲膠，在醫(yī)藥、印染、化 工、臺(tái)金、釀酒、文具等行業(yè)廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的單寧生產(chǎn)是從青柿子和五倍子中提取，每生產(chǎn) 1萬(wàn)噸的單寧大約需要上10萬(wàn)畝的柿子或五倍子林種植面積。由于土地資源有限，傳統(tǒng)單 寧提取方法無(wú)法滿足市場(chǎng)需求。近些年有利用松針及一些野生植物提取，但仍無(wú)法滿足市 場(chǎng)需求。如能利用甜高粱秸桿提取單寧，既可增加甜高粱秸桿加工的附加值，也可補(bǔ)充單寧 市場(chǎng)不足。此外，乙醇、果膠、纖維、木質(zhì)素、飼料均為我國(guó)緊缺物資。"十二五"規(guī)劃我國(guó)推 廣燃料乙醇500萬(wàn)噸，現(xiàn)有產(chǎn)能不足300萬(wàn)噸。果膠、纖維和木質(zhì)素近10年來(lái)長(zhǎng)期依賴進(jìn) 口滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。我國(guó)雖是農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食供給卻很緊張，也是飼料缺乏國(guó)家，蛋白飼 料尤其缺乏。以此拉動(dòng)內(nèi)需，大量發(fā)展以上緊缺物資生產(chǎn)，正是甜高粱秸桿加工業(yè)發(fā)展的良 好契機(jī)。
[0005] 因此，甜高粱秸桿全身皆寶。充分提取甜高粱秸桿有用成分，不僅其經(jīng)濟(jì)價(jià)值將成 數(shù)倍增長(zhǎng)，提升甜高粱秸桿原料價(jià)格，提高農(nóng)戶種植甜高粱的積極性，帶動(dòng)甜高粱種植業(yè)和 相關(guān)加工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，而且促進(jìn)了燃料乙醇產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，同時(shí)，避免了資源浪費(fèi)和大量廢 物排放。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，聯(lián)合 生產(chǎn)乙醇、單寧、果膠、纖維、木質(zhì)素，從而降低甜高粱秸桿的綜合利用成本，增加甜高粱秸 桿加工附加值，提高資源利用效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程污染物零排放。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，甜高粱秸桿綜合利用的方法，包含 以下步驟：
[0008] (1)制備秸桿漿料：將鮮甜高粱秸桿去除葉子，粉碎后，磨制成80目以上的甜高粱 結(jié)桿楽料；
[0009] (2)萃取制備單寧：將甜高粱秸桿漿料投入分餾塔中，加入萃取劑，充分?jǐn)嚢韬螅?靜置分層；將上層萃取液泵入蒸餾器，蒸餾回收萃取劑，萃取劑蒸發(fā)后，制得單寧；
[0010] (3)榨取糖汁：對(duì)步驟（2)中分餾塔下層的漿料進(jìn)行壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的 糖汁，再將壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣用清水浸泡后，進(jìn)行二次壓榨，并將兩次壓榨出的糖 汁混合備用；
[0011] (4)制備果膠：將經(jīng)二次壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣放入反應(yīng)罐，并加入稀硫酸； 然后通蒸汽加熱至80?100°C，并保溫20?40min，使甜高粱秸桿漿料渣中的果膠充分溶 解，再進(jìn)行壓榨，使果膠溶液與甜高粱秸桿漿料渣分離；在壓榨出的果膠溶液中加入活性 炭，對(duì)果膠溶液脫色，過(guò)濾后獲得的果膠液，在果膠液中加入乙醇，使果膠析出；然后用離心 機(jī)脫除溶液，提取果膠；果膠經(jīng)清洗，干燥，粉碎，制得果膠成品；將分離出的溶液泵入蒸餾 器，回收乙醇；殘留的酸液，用于后續(xù)加壓酸解溶液；
[0012] (5)制備乙醇：將步驟（4)中榨取果膠溶液后的甜高粱秸桿漿料渣與殘留的酸液 混合均勻，并將混合物料的硫酸濃度調(diào)節(jié)至3?8%。，泵入反應(yīng)罐，通入蒸汽加熱至115? 125°C，保持50?90min，完成加壓酸解過(guò)程，使半纖維素充分降解于酸液中，然后通冷水使 反應(yīng)罐降溫至l〇〇°C以下，榨出糖汁；將榨出的糖汁與步驟（3)所榨取的糖汁混合，在混合 后的糖汁中加入氨水，使溏汁中（冊(cè)1 4)2504的含量為1?1. 5g / L ;再加入營(yíng)養(yǎng)鹽，然后加入 熟石灰，將糖汁的PH值調(diào)整至4?5 ;
[0013] 取調(diào)制后糖汁質(zhì)量的1 / 1100?1 / 900,稀釋成糖度為2%的糖水溶液，投入酵 母罐中，再投入調(diào)制后的糖汁質(zhì)量2 / 11000?2 / 9000的糖質(zhì)酒精安琪酵母和產(chǎn)朊假絲 酵母，糖質(zhì)酒精安琪酵母和產(chǎn)朊假絲酵母按5?8 :2?5的比例混合，并用無(wú)菌風(fēng)給酵母罐 中稀糖液增氧，進(jìn)行酵母擴(kuò)繁，100?150min擴(kuò)繁結(jié)束；
[0014] 將調(diào)制后的糖汁和擴(kuò)繁后的酵母液送入發(fā)酵袋，然后封閉發(fā)酵袋進(jìn)行厭氧發(fā)酵 30?48h，檢測(cè)殘余還原糖含量，還原糖含量小于0. 5%，酒精發(fā)酵結(jié)束；將發(fā)酵成熟后的酒 液，送入蒸餾釜，經(jīng)過(guò)蒸餾提取粗酒，再精餾、脫水，制得燃料乙醇；發(fā)酵袋內(nèi)殘留沉淀的活 酵母泥，用于下次糖液發(fā)酵，重復(fù)利用5?6次后，酵母活性下降，回收酵母，清洗，干燥，制 備酵母蛋白飼料；
[0015] (6)制備纖維素和木質(zhì)素：步驟（5)中榨取糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣，經(jīng)清水 浸泡后，榨取出稀糖汁；將壓榨出稀糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣投入料渣質(zhì)量4?6倍的 30%乙醇中，并加入Κ0Η作為催化劑，混合均勻后，送入搪瓷反應(yīng)罐中，密閉，通入蒸汽加 熱，使溫度上升至95?105°C，保持55?65min，完成渣料的加壓醇解過(guò)程，使渣料的木質(zhì) 素充分降解；然后，通冷水冷卻反應(yīng)罐，溫度降至50°C以下，壓榨出纖維素料渣與木質(zhì)素溶 液；纖維素渣料，先用30%乙醇清洗，再用清水洗凈，漂白，制得纖維素；對(duì)木質(zhì)素溶液進(jìn)行 蒸餾，回收酒液；將析出木質(zhì)素過(guò)濾，洗凈，干燥，制得木質(zhì)素；回收酒液繼續(xù)用于醇析，或 用于蒸餾燃料乙醇。
[0016] 上述步驟（1)中，加工甜高粱秸桿漿料時(shí)，將萃取劑與粉碎后的甜高粱秸桿一起 送入磨漿機(jī)內(nèi)，使萃取劑與甜高粱秸桿漿料的混合更為充分。
[0017] 上述步驟（2)中加入的萃取劑為醚類；甜高粱秸桿漿料與萃取劑的質(zhì)量比為1 : 0· 7 ?1. 1。
[0018] 上述步驟⑶中，壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣與清水的質(zhì)量比為1 :1?1. 5。
[0019] 上述步驟⑷中的稀硫酸濃度為3?8%。，甜高粱秸桿漿料渣與稀硫酸的質(zhì)量比 為1 :2. 04?3. 84 ;果膠溶液干物質(zhì)與活性炭的質(zhì)量比為1 :0. 05?0. 08 ;乙醇的濃度為 95%，果膠液與乙醇的質(zhì)量比為1 :0. 7?1. 5。
[0020] 將步驟（4)中過(guò)濾出果膠液后得到的活性碳渣，與步驟（5)中對(duì)酒液蒸餾出粗酒 后得到的醪液合并，制備液體肥料。
[0021] 上述步驟（5)中營(yíng)養(yǎng)鹽為MgS04、腿#04和CaCl 2 ;每升調(diào)制好的糖汁中，MgS04、 ΚΗ2Ρ04和CaCl2的加入量分別為8?12g、4?6g和4?6g。
[0022] 上述步驟（5)中榨取的糖汁，或者經(jīng)過(guò)脫色、離子交換、納米超濾、濃縮結(jié)晶工序， 提取附加值更高的木糖；這是由于榨出的糖汁主要成分為木糖，另外還含阿拉伯糖、半乳 糖、甘露糖。
[0023] 上述步驟（6)中作為催化劑的Κ0Η，與壓榨出稀糖汁后加入30%乙醇的甜高粱秸 桿漿料質(zhì)量比為1 :900?1100。
[0024] 上述步驟￠)中制得的纖維素，采用纖維素酶降解，再發(fā)酵，生產(chǎn)纖維素乙醇。
[0025] 上述步驟（6)中榨出的稀糖汁，或者用于下一批次的步驟（4)中代替稀硫酸，甜高 粱秸桿漿料渣與稀糖汁的質(zhì)量比為1 :4?6。
[0026] 本發(fā)明所述的甜高粱秸桿綜合利用的方法，使秸桿中的單寧、果膠、乙醇、纖維和 木質(zhì)素得到了充分地利用，且回收了酵母，同現(xiàn)有甜高粱秸桿加工技術(shù)相比，有如下優(yōu)勢(shì) ：
[0027] 與現(xiàn)有的"固體發(fā)酵法"、"榨汁發(fā)酵法"相比，本發(fā)明不僅利用甜高粱秸桿的葡萄 糖、果糖、蔗糖，還利用了半纖維降解的木糖、甘露糖發(fā)酵乙醇，乙醇產(chǎn)率大幅度提高。
[0028] 與現(xiàn)有的"打漿法"相比，本發(fā)明在繼承和發(fā)揚(yáng)"打漿法"優(yōu)越性的基礎(chǔ)上，集成了 "萃取技術(shù)"、"酸解技術(shù)"和"醇解技術(shù)"，進(jìn)一步挖掘甜高粱秸桿資源的利用價(jià)值，充分提取 了甜高粱秸桿的有用成分，使甜高粱秸桿開(kāi)發(fā)利用從煉制乙醇單一產(chǎn)品，轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)發(fā)多種 廣品，大幅度提商了甜商梁等結(jié)桿深加工的經(jīng)濟(jì)效益。
[0029] 與現(xiàn)有的"乙醇-紙板"、"乙醇-酒糟飼料"、"乙醇-木糖"綜合利用法相比，本發(fā) 明在集成多項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，從甜高粱秸桿中提取了單寧、乙醇、果膠、纖維、木質(zhì)素，并回 收酵母等多種產(chǎn)品。同時(shí)，本發(fā)明充分考慮了甜高粱秸桿加工與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的統(tǒng)一，在生 產(chǎn)過(guò)程中使用了能夠轉(zhuǎn)化為肥料的藥劑和溶劑，做到了所有廢液、廢渣均轉(zhuǎn)化為肥料。
[0030] 因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了甜高粱秸桿加工環(huán)境友好和集約高效的目標(biāo)，充分利用了甜 高粱秸桿中的有用物質(zhì)，增加了甜高粱秸桿加工附加值，提高了資源利用效率，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn) 過(guò)程污染物零排放。有利于提高農(nóng)戶種植甜高粱的積極性，并將有力地促進(jìn)甜高粱的原料 基地建設(shè)。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0032] 實(shí)施例1 :
[0033] (1)制備秸桿漿料：將采集的鮮甜高粱秸桿除葉后，送入粉碎機(jī)將其粉碎成煙絲 狀的甜高粱秸桿絲，取1000千克秸桿絲，測(cè)定其水分含量為75%，即干物質(zhì)含量為25%;干 物質(zhì)中可溶性總糖含量為48%，約120千克；其它渣料占52%，約130千克；再將甜高粱秸 桿絲送入磨漿機(jī)同時(shí)泵入1100千克丙醚，研磨成100目的甜高粱秸桿混合漿料；
[0034] (2)萃取制備單寧：將甜高粱秸桿混合漿料投入分餾塔中，攪拌20min，再靜置 60min，萃取液與漿料充分分層后，將分餾罐上部的萃取液抽入蒸餾器，回收萃取劑，獲得粗 單寧2. 3千克；
[0035] (3)榨取糖汁：對(duì)步驟（2)中分餾塔下層的漿料進(jìn)行壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的 糖汁740千克和甜高粱秸桿漿料渣260千克，再將壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣用260千克 清水浸泡后，進(jìn)行二次壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的糖汁275千克和甜高粱秸桿漿料渣245 千克，并將兩次壓榨出的糖汁混合，共得到1015千克糖汁，備用；
[0036] (4)制備果膠：將經(jīng)二次壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣，放入搪瓷反應(yīng)罐，并加入 500L濃度為0. 8%的稀硫酸；然后通蒸汽加熱至100°C，并保溫20min，使甜高粱秸桿漿料渣 中的果膠充分溶解，再進(jìn)行壓榨，使果膠溶液與甜高粱秸桿漿料渣分離，得到450L的果膠 溶液和210千克的甜高粱秸桿漿料渣；在壓榨出的果膠溶液中加入3040g活性炭，對(duì)果膠溶 液脫色，過(guò)濾后獲得的果膠液，在果膠液中加入675L、濃度為95%的乙醇，使果膠析出；然 后用離心機(jī)脫除溶液，提取果膠；果膠經(jīng)清洗，干燥，粉碎，制得38千克果膠成品；將分離出 的溶液泵入蒸餾器，回收75%的乙醇850L ;殘留的酸液270L，用于后續(xù)加壓酸解溶液；
[0037] (5)制備乙醇：將步驟（4)中榨取果膠溶液后的甜高粱秸桿漿料渣210千克與殘 留的酸液（270L)混合均勻，并將混合物料的硫酸濃度調(diào)節(jié)至8%。，泵入反應(yīng)罐，通入蒸汽加 熱至125°C，保持50min，完成加壓酸解過(guò)程，使半纖維素充分溶于酸液中，然后通冷水使反 應(yīng)罐降溫至l〇〇°C以下，榨出糖汁320L，渣料176千克；將榨出的糖汁與步驟（3)所榨取的 糖汁混合，在混合后的糖汁中加入氨水，使溏汁中（冊(cè)1 4)2504的含量為1. 5g / L ;再加入作為 營(yíng)養(yǎng)鹽的MgS04、腿#04和CaCl2，分別為11850g、5900g和5900g ;然后加入熟石灰，將糖汁 的PH值調(diào)至5 ;得到調(diào)制好的糖汁1335L ;
[0038] 取1 / 900調(diào)制后的糖汁14. 83L，加水稀釋成糖度為2%的糖水溶液，投入酵母罐 中，再投入調(diào)制后的糖汁質(zhì)量2 / 11000的酵母240克，其中糖質(zhì)酒精安琪酵母和產(chǎn)朊假絲 酵母分別為192克和48克，并用無(wú)菌風(fēng)給罐中稀糖液增氧，進(jìn)行酵母擴(kuò)繁，約150min擴(kuò)繁 結(jié)束；
[0039] 將調(diào)制后的糖汁和擴(kuò)繁后的酵母液送入發(fā)酵袋，然后封閉發(fā)酵袋進(jìn)行厭氧發(fā)酵 48h，檢測(cè)殘余還原糖含量，小于0. 5 %，酒精發(fā)酵結(jié)束；將發(fā)酵成熟后的酒液，送入蒸餾釜， 經(jīng)過(guò)蒸餾提取40% (v / v)粗酒，再精餾、脫水提取99.2% (v / v)的燃料乙醇72千克； 回收發(fā)酵袋內(nèi)殘留沉淀的活酵母泥97千克，用于下一批次糖液發(fā)酵（在重復(fù)利用6次后， 酵母活性下降，回收酵母，清洗，干燥，用于制作干酵母蛋白飼料）；
[0040] (6)制備纖維素和木質(zhì)素：步驟（5)中榨取糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣176千克， 放入100L的清水浸泡后，榨取出稀糖汁；將壓榨出稀糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣投入料渣 質(zhì)量5倍的30%乙醇中，并加入978克Κ0Η作為催化劑，混合均勻后，送入搪瓷反應(yīng)罐中， 通入蒸汽加熱，使溫度上升至l〇5°C，保持55min，完成渣料的加壓醇解過(guò)程，使渣料的木質(zhì) 素充分降解；然后，通冷水冷卻反應(yīng)罐，溫度降至50°C以下，壓榨出纖維素料渣與木質(zhì)素溶 液；纖維素渣料，先用30%乙醇清洗，再用清水洗凈，漂白，制得63千克的纖維素；對(duì)木質(zhì)素 溶液進(jìn)行蒸餾，回收酒液；將析出木質(zhì)素過(guò)濾，洗凈，干燥，制得木質(zhì)素25千克；回收的酒液 用于下一生產(chǎn)批次的醇析，或用于蒸餾燃料乙醇；
[0041] (7)制備液體肥料：將步驟（4)中過(guò)濾出果膠液后得到的活性碳渣，與步驟（5)中 對(duì)酒液蒸餾出粗酒后得到的醪液合并，并將PH值調(diào)節(jié)到7,得到液體肥料432千克。
[0042] 本實(shí)施例，制得粗單寧2. 3千克、果膠38千克、纖維素63千克、木質(zhì)素25千克、乙 醇72千克和液體肥料432千克，回收活酵母泥97千克。經(jīng)核算，加工1噸鮮甜高粱秸桿， 可獲得2642元利潤(rùn)。
[0043] 實(shí)施例2 :
[0044] (1)制備秸桿漿料：采集的鮮甜高粱秸桿除葉后，送入粉碎機(jī)將其粉碎成煙絲狀 的甜高粱秸桿絲；取1000千克的甜高粱秸桿絲送入磨漿機(jī)磨漿機(jī)研磨成100目的甜高粱秸 桿漿料；
[0045] (2)萃取制備單寧：將甜高粱秸桿漿料投入分餾塔中，加入900L的烯丙基乙基醚 作為萃取劑，攪拌l〇min，再靜置30min，萃取液與漿料充分分層后，將分餾罐上部的萃取液 抽入蒸餾器，回收萃取劑，獲得粗單寧2. 1千克；
[0046] (3)榨取糖汁：對(duì)步驟（2)中分餾塔下層的漿料進(jìn)行壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的 糖汁735千克和甜高粱秸桿漿料渣265千克，再將壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣用300千克 清水浸泡后，進(jìn)行二次壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的糖汁320千克和甜高粱秸桿漿料渣260 千克，并將兩次壓榨出的糖汁混合，共得到1055千克糖汁，備用；
[0047] (4)制備果膠：將經(jīng)二次壓榨后的甜高粱秸桿漿料漁，放入搪瓷反應(yīng)罐，并加入 1000L濃度為5%的稀硫酸；然后通蒸汽加熱至90°C，并保溫30min，使甜高粱秸桿漿料渣中 的果膠充分溶解，再進(jìn)行壓榨，使果膠溶液與甜高粱秸桿漿料渣分離，得到810L的果膠溶 液和215千克的甜高粱秸桿漿料渣；在壓榨出的果膠溶液中加入2535g活性炭，對(duì)果膠溶液 脫色，過(guò)濾后獲得的果膠液，在果膠液中加入891L濃度為95%的乙醇，使果膠析出；然后用 離心機(jī)脫除溶液，提取果膠；果膠經(jīng)清洗，干燥，粉碎，制得39千克果膠成品；將分離出的溶 液泵入蒸餾器，回收75%的乙醇1131L;殘留的酸液570L，用于后續(xù)加壓酸解溶液；
[0048] (5)制備乙醇：將步驟（4)中榨取果膠溶液后的甜高粱秸桿漿料渣215千克與殘 留的酸液570L混合均勻，并將混合物料的硫酸濃度調(diào)節(jié)至5%。，泵入反應(yīng)罐，通入蒸汽加熱 至120°C，保持70min，完成加壓酸解過(guò)程，使半纖維素充分溶于酸液中，然后通冷水使反應(yīng) 罐降溫至l〇〇°C以下，榨出糖汁530L;將榨出的糖汁與步驟（3)所榨取的糖汁混合，在混合 后的糖汁中加入氨水，使溏汁中（順 4)#04的含量為1. 25g / L ;再加入作為營(yíng)養(yǎng)鹽的MgS04、 ΚΗ2Ρ04和CaCl2，分別為15850g、7900g和7900g ;然后加入熟石灰，將糖汁的PH值調(diào)整至 4. 5 ;得到調(diào)制好的糖汁1585L ;
[0049] 取1 / 1000調(diào)整好的糖汁，將糖濃度調(diào)至2% ;加調(diào)制后糖汁2 / 10000的酵母 288克，其中，安琪酵母和產(chǎn)朊假絲菌分別為144克和144克。并用無(wú)菌風(fēng)給酵母菌增氧，進(jìn) 行酵母擴(kuò)繁，120min擴(kuò)繁結(jié)束。
[0050] 將擴(kuò)繁后的酵母和調(diào)制后的糖汁充分混合后，送入發(fā)酵袋，然后封閉發(fā)酵袋進(jìn)行 厭氧發(fā)酵39h，檢測(cè)殘余還原糖含量，還原糖含量小于0. 5%，酒精發(fā)酵結(jié)束；將發(fā)酵成熟后 的酒液，送入蒸餾釜，經(jīng)過(guò)蒸餾提取40% (v / v)粗酒，再精餾、脫水提取99.2% (v / v)的 燃料乙醇72千克；回收發(fā)酵袋內(nèi)殘留沉淀的活酵母泥107千克，用于下一批次糖液發(fā)酵；
[0051] (6)制備纖維素和木質(zhì)素：步驟（5)中榨取糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣180千克， 放入100L的清水浸泡后，榨取出稀糖汁；將壓榨出稀糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣投入料渣 質(zhì)量5倍的30%乙醇中，并加入900克Κ0Η作為催化劑，混合均勻后，送入搪瓷反應(yīng)罐中， 通入蒸汽加熱，使溫度上升至l〇〇°C，保持60min，完成渣料的加壓醇解過(guò)程，使渣料的木質(zhì) 素充分降解；然后，通冷水冷卻反應(yīng)罐，溫度降至50°C以下，壓榨出纖維素料渣與木質(zhì)素溶 液；纖維素渣料，先用30%乙醇清洗，再用清水洗凈，漂白，制得65千克的纖維素；對(duì)木質(zhì)素 溶液進(jìn)行蒸餾，回收酒液；將析出木質(zhì)素過(guò)濾，洗凈，干燥，制得木質(zhì)素27千克；回收的酒液 繼續(xù)用于醇析，或用于蒸餾燃料乙醇；
[0052] 將上述制得的65千克的纖維素，采用酶解發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇，制得99. 2%乙醇9千 克，剩余47千克纖維；
[0053] (7)制備液體肥料：將步驟（4)中過(guò)濾出果膠液后得到的活性碳渣，與步驟（5)中 對(duì)酒液蒸餾出粗酒后得到的醪液合并，并將PH值調(diào)節(jié)到7,得到液體肥料655干克。
[0054] 本實(shí)施例，制得粗單寧2. 3千克、果膠38千克、纖維素47千克、木質(zhì)素27千克、乙 醇81千克和液體肥料655千克，回收活酵母泥107千克。經(jīng)核算，可獲得2741元利潤(rùn)。
[0055] 實(shí)施例3 :
[0056] (1)制備秸桿絲：采集的鮮甜高粱秸桿除葉后，送入粉碎機(jī)將其粉碎成煙絲狀的 甜1?梁結(jié)桿絲；
[0057] (2)萃取制備單寧：將1000千克的甜高粱秸桿絲與700L的作為萃取劑的甲基丁 基醚一并送入磨漿機(jī)中，并保證甜高粱秸桿絲與萃取劑均勻、同步添加，研磨成100目的甜 1?梁結(jié)桿菜料；
[0058] 將甜高粱秸桿漿料投入分餾塔中，攪拌15min，再靜置45min，萃取液與漿料充分 分層后，將分餾罐上部的萃取液抽入蒸餾器，回收萃取劑，獲得粗單寧2. 3千克；
[0059] (3)榨取糖汁：對(duì)步驟（2)中分餾塔下層的漿料進(jìn)行壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料 的糖汁740千克和甜高粱秸桿漿料渣260千克，再將壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣用390千 克清水浸泡后，進(jìn)行二次壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的糖汁405千克和甜高粱秸桿漿料渣 245,并將兩次壓榨出的糖汁混合，共得到1145千克糖汁，備用；
[0060] (4)制備果膠：將經(jīng)二次壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣，放入搪瓷反應(yīng)罐，并加入 750L濃度為5%的稀硫酸；然后通蒸汽加熱至80°C，并保溫40min，使甜高粱秸桿漿料渣中 的果膠充分溶解，再進(jìn)行壓榨，使果膠溶液與甜高粱秸桿漿料渣分離，得到770L的果膠溶 液和220千克的甜高粱秸桿漿料渣；在壓榨出的果膠溶液中加入1900g活性炭，對(duì)果膠溶液 脫色，過(guò)濾后獲得的果膠液，在果膠液中加入539L、濃度為95%的乙醇，使果膠析出；然后 用離心機(jī)脫除溶液，提取果膠；果膠經(jīng)清洗，干燥，粉碎，制得38千克果膠成品；將分離出的 溶液泵入蒸餾器，回收75%的乙醇889L ;殘留的酸液428L，用于后續(xù)加壓酸解溶液；
[0061] (5)制備木糖：將步驟⑷中榨取果膠溶液后的甜高粱秸桿漿料渣（220kg)與殘 留的酸液（428L)混合均勻，并將混合物料的硫酸濃度調(diào)節(jié)至3%。，泵入反應(yīng)罐，通入蒸汽加 熱至115°C，保持90min，完成加壓酸解過(guò)程，使半纖維素充分降解于酸液中，然后通冷水使 反應(yīng)罐降溫至l〇〇°C以下，榨出糖汁；將榨出的糖汁經(jīng)過(guò)加活性炭脫色、離子交換、納米超 濾、濃縮結(jié)晶工序，制得9千克的木糖；收集結(jié)晶剩余殘?zhí)侵?10L備用；
[0062] (6)制備纖維素和木質(zhì)素：步驟（5)中榨取糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣（125kg)， 放入100L的清水浸泡后，榨取出稀糖汁（112L);將壓榨出稀糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣投 入料渣質(zhì)量6倍的30%乙醇中，并加入556克K0H作為催化劑，混合均勻后，送入搪瓷反應(yīng) 罐中，通入蒸汽加熱，使溫度上升至95°C，保持55min，完成渣料的加壓醇解過(guò)程，使渣料的 木質(zhì)素充分降解；然后，通冷水冷卻反應(yīng)罐，溫度降至50°C以下，壓榨出纖維素料渣與木質(zhì) 素溶液；纖維素渣料，先用30 %乙醇清洗，再用清水洗凈，漂白，制得62千克的纖維素；對(duì)木 質(zhì)素溶液進(jìn)行蒸餾，回收酒液；將析出木質(zhì)素過(guò)濾，洗凈，干燥，制得木質(zhì)素26千克；回收的 酒液繼續(xù)用于醇析，或用于蒸餾燃料乙醇；
[0063] (7)制備乙醇：將步驟（3)、步驟（5)和步驟（6)獲得的糖汁混合，得糖汁1367L。 在混合后的糖汁中加入氨水，使溏汁中（冊(cè)1 4)2504的含量為lg / L;再加入作為營(yíng)養(yǎng)鹽的 MgS04、腿#04和CaCl2，分別為14670g、7335g和7335g ;然后加入熟石灰，將糖汁的PH值調(diào) 整至4. 0 ;得到調(diào)制好的糖汁1370L ;實(shí)施例2回收的活酵母泥88千克，直接與步驟（3)的 糖汁混合，送入發(fā)酵袋進(jìn)行厭氧發(fā)酵36h，檢測(cè)殘余還原糖，還原糖含量小于0. 5 %，酒精發(fā) 酵結(jié)束；將發(fā)酵成熟后的酒液，送入蒸餾釜，經(jīng)過(guò)蒸餾提取40% (v / v)粗酒，再精餾、脫水 提取99.2% (v / v)的燃料乙醇59千克；發(fā)酵袋內(nèi)殘留沉淀的活酵母泥90千克，用于下 次糖液發(fā)酵；
[0064] (8)制備液體肥料：將步驟（4)、步驟（5)中過(guò)濾出果膠液后得到的活性碳渣，與步 驟（7)中對(duì)酒液蒸餾出粗酒后得到的醪液合并，并將PH值調(diào)節(jié)到7,得到液體肥料632千 克。
[0065] 本實(shí)施例，制得粗單寧2. 3千克、果膠38千克、纖維素63千克、木質(zhì)素25千克、乙 醇59千克、木糖9千克和液體肥料632千克，回收活酵母泥90千克。經(jīng)核算，加工1噸鮮 甜高粱秸桿，可獲得2866元利潤(rùn)。
[0066] 實(shí)施例4 :
[0067] (1)制備秸桿絲：采集的鮮甜高粱秸桿除葉后，送入粉碎機(jī)將其粉碎成煙絲狀的 甜1?梁結(jié)桿絲；
[0068] (2)萃取制備單寧：取1000千克的甜高粱秸桿絲與1000L的作為萃取劑的異丙醚 一并送入磨漿機(jī)中，并保證甜高粱秸桿絲與萃取劑均勻、同步添加，研磨成100目的甜高粱 結(jié)桿楽料；
[0069] 將甜高粱秸桿漿料投入分餾塔中，攪拌150min，再靜置35min，萃取液與漿料充分 分層后，將分餾罐上部的萃取液抽入蒸餾器，回收萃取劑，獲得粗單寧2. 3千克；
[0070] (3)榨取糖汁：對(duì)步驟（2)中分餾塔下層的漿料進(jìn)行壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的 糖汁738千克和甜高粱秸桿漿料渣262千克，再將壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣用315千克 清水浸泡后，進(jìn)行二次壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的糖汁332千克和甜高粱秸桿漿料渣245 千克，并將兩次壓榨出的糖汁混合，共得到1070千克糖汁，備用；
[0071] (4)制備果膠：將經(jīng)二次壓榨后的甜高粱秸桿漿料漁，放入搪瓷反應(yīng)罐，并加入 500L之前其它批次步驟（6)中榨取出的稀糖汁；然后通蒸汽加熱至KKTC，并保溫20min， 使甜高粱秸桿漿料渣中的果膠充分溶解，再進(jìn)行壓榨，使果膠溶液與甜高粱秸桿漿料渣分 離，得到540L的果膠溶液和210千克的甜高粱秸桿漿料渣；在壓榨出的果膠溶液中加入 2470g活性炭，對(duì)果膠溶液脫色，過(guò)濾后獲得的果膠液，在果膠液中加入500L濃度為95%的 乙醇，使果膠析出；然后用離心機(jī)脫除溶液，提取果膠；果膠經(jīng)清洗，干燥，粉碎，制得38千
【權(quán)利要求】
1. 一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，包含以下步驟： (1) 制備秸桿漿料：將鮮甜高粱秸桿去除葉子，粉碎后，磨制成80目以上的甜高粱秸桿 漿料； (2) 萃取制備單寧：將甜高粱秸桿漿料投入分餾塔中，加入萃取劑，充分?jǐn)嚢韬?，靜置 分層；將上層萃取液泵入蒸餾器，蒸餾回收萃取劑，萃取劑蒸發(fā)后，制得單寧； (3) 榨取糖汁：對(duì)步驟（2)中分餾塔下層的漿料進(jìn)行壓榨，榨出甜高粱秸桿漿料的糖 汁，再將壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣用清水浸泡后，進(jìn)行二次壓榨，并將兩次壓榨出的糖汁 混合備用； (4) 制備果膠：將經(jīng)二次壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣放入反應(yīng)罐，并加入稀硫酸；然后 通蒸汽加熱至80?100°C，并保溫20?40min，使甜高粱秸桿漿料渣中的果膠充分溶解，再 進(jìn)行壓榨，使果膠溶液與甜高粱秸桿漿料渣分離；在壓榨出的果膠溶液中加入活性炭，對(duì)果 膠溶液脫色，過(guò)濾后獲得的果膠液，在果膠液中加入乙醇，使果膠析出；然后用離心機(jī)脫除 溶液，提取果膠；果膠經(jīng)清洗，干燥，粉碎，制得果膠成品；將分離出的溶液泵入蒸餾器，回 收乙醇；殘留的酸液，用于后續(xù)加壓酸解溶液； (5) 制備乙醇：將步驟（4)中榨取果膠溶液后的甜高粱秸桿漿料渣與殘留的酸液混 合均勻，并將混合物料的硫酸濃度調(diào)節(jié)至3?8%。，泵入反應(yīng)罐，通入蒸汽加熱至115? 125°C，保持50?90min，完成加壓酸解過(guò)程，使半纖維素充分降解于酸液中，然后通冷水使 反應(yīng)罐降溫至l〇〇°C以下，榨出糖汁；將榨出的糖汁與步驟（3)所榨取的糖汁混合，在混合 后的糖汁中加入氨水，使溏汁中（NH4)2S04的含量為1?1. 5g / L ;再加入營(yíng)養(yǎng)鹽，然后加 入熟石灰，將糖汁的PH值調(diào)整至4?5 ; 取調(diào)制后糖汁質(zhì)量的1 / 1100?1 / 900,稀釋成糖度為2%的糖水溶液，投入酵母罐 中，再投入調(diào)制后的糖汁質(zhì)量2 / 11000?2 / 9000的糖質(zhì)酒精安琪酵母和產(chǎn)朊假絲酵母， 糖質(zhì)酒精安琪酵母和產(chǎn)朊假絲酵母按5?8 :2?5的比例混合，并用無(wú)菌風(fēng)給酵母罐中稀 糖液增氧，進(jìn)行酵母擴(kuò)繁，100?150min擴(kuò)繁結(jié)束； 將調(diào)制后的糖汁和擴(kuò)繁后的酵母液送入發(fā)酵袋，然后封閉發(fā)酵袋進(jìn)行厭氧發(fā)酵30? 48h，檢測(cè)殘余還原糖含量，還原糖含量小于0. 5%，酒精發(fā)酵結(jié)束；將發(fā)酵成熟后的酒液， 送入蒸餾釜，經(jīng)過(guò)蒸餾提取粗酒，再精餾、脫水，制得燃料乙醇；發(fā)酵袋內(nèi)殘留沉淀的活酵母 泥，用于下次糖液發(fā)酵，重復(fù)利用5?6次后，酵母活性下降，回收酵母，清洗，干燥，制備酵 母蛋白飼料； (6) 制備纖維素和木質(zhì)素：步驟（5)中榨取糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣，經(jīng)清水浸泡 后，榨取出稀糖汁；將壓榨出稀糖汁后的甜高粱秸桿漿料渣投入料渣質(zhì)量4?6倍的30% 乙醇中，并加入KOH作為催化劑，混合均勻后，送入搪瓷反應(yīng)罐中，密閉，通入蒸汽加熱，使 溫度上升至95?105°C，保持55?65min，完成渣料的加壓醇解過(guò)程，使渣料的木質(zhì)素充分 降解；然后，通冷水冷卻反應(yīng)罐，溫度降至50°C以下，壓榨出纖維素料渣與木質(zhì)素溶液；纖 維素渣料，先用30%乙醇清洗，再用清水洗凈，漂白，制得纖維素；對(duì)木質(zhì)素溶液進(jìn)行蒸餾， 回收酒液；將析出木質(zhì)素過(guò)濾，洗凈，干燥，制得木質(zhì)素；回收酒液繼續(xù)用于醇析，或用于蒸 餾燃料乙醇。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟（1) 中，加工甜高粱秸桿漿料時(shí)，將萃取劑與粉碎后的甜高粱秸桿一起送入磨漿機(jī)內(nèi)，使萃取劑 與甜高粱秸桿漿料的混合更為充分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟（2) 中加入的萃取劑為醚類；甜高粱秸桿漿料與萃取劑的質(zhì)量比為1 :〇. 7?1. 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟（3) 中，壓榨后的甜高粱秸桿漿料渣與清水的質(zhì)量比為1 :1?1. 5。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟（4) 中的稀硫酸濃度為3?8%。，甜商梁結(jié)桿楽料漁與稀硫酸的質(zhì)量比為1 :2. 04?3. 84 ;果月父 溶液干物質(zhì)與活性炭的質(zhì)量比為1 :〇. 05?0. 08 ;乙醇的濃度為95%，果膠液與乙醇的質(zhì) 量比為1 :〇· 7?1. 5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，將步驟（4)中 過(guò)濾出果膠液后得到的活性碳渣，與步驟（5)中對(duì)酒液蒸餾出粗酒后得到的醪液合并，制 備液體肥料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟（5) 中營(yíng)養(yǎng)鹽為MgS04、KH2P04和CaC12 ;每升調(diào)制好的糖汁中，MgS04、KH2P04和CaC12的加入 量分別為8?12g、4?6g和4?6g。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟（5) 中榨取的糖汁，或者經(jīng)過(guò)脫色、離子交換、納米超濾、濃縮結(jié)晶工序，提取附加值更高的木 糖；這是由于榨出的糖汁主要成分為木糖，另外還含阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟 (6)中作為催化劑的KOH，與壓榨出稀糖汁后加入30%乙醇的甜高粱秸桿漿料質(zhì)量比為1 : 900 ?1100。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟 (6)中制得的纖維素，采用纖維素酶降解，再發(fā)酵，生產(chǎn)纖維素乙醇。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種甜高粱秸桿綜合利用的方法，其特征在于，上述步驟 (6)中榨出的稀糖汁，或者用于下一批次的步驟（4)中代替稀硫酸，甜高粱秸桿漿料渣與稀 糖汁的質(zhì)量比為1 :4?6。
【文檔編號(hào)】C07H13/08GK104109694SQ201310660654
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】張永北, 周汝琴, 何沖霄, 商中水, 嚴(yán)國(guó)紅, 鄭海東, 孫明法, 姚立生, 羅靖, 賴世巖, 張愛(ài)誠(chéng) 申請(qǐng)人:鹽城市北鷗生化能源科技有限公司, 江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所