一種生物秸稈綜合利用生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源與資源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，全國(guó)種植玉米、甜高粱的面積達(dá)幾億畝。這樣，每年就可產(chǎn)生幾億噸的秸桿。近年來(lái)，隨著農(nóng)村生活能源結(jié)構(gòu)的變化與集約化生產(chǎn)的發(fā)展，秸桿逐步從傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)原料演變成一種無(wú)用的負(fù)擔(dān)物，大部分成為種植戶田間地頭的焚燒物。秸桿焚燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，成為嚴(yán)重的空氣污染源。由于秸桿焚燒帶來(lái)的空氣污染問(wèn)題，有人提出，把秸桿直接還田作為治理秸桿焚燒的措施。但是將未經(jīng)處理的干秸桿直接還田，沒(méi)有發(fā)酵處理時(shí)間，沒(méi)腐爛的秸桿不但起不到肥田作用，反而影響作物出苗率。目前，除了將秸桿直接還田，還提出將秸桿加工成飼料。但是由于技術(shù)原因，飼料產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性都不能得到保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，該方法能夠全利用生物秸桿，零垃圾、環(huán)境友好、易于推廣應(yīng)用。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供了一種生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，包括如下步驟:
(1)生物秸桿預(yù)處理:將剛收獲的生物秸桿自然晾干至含水率不大于15%時(shí)，粉碎至粒度為0.l~10mm的秸桿粉狀物，然后于105~120°C下滅菌20~30min備用；
(2)攪拌下，先向步驟(1)得到的秸桿粉狀物中加入秸桿粉狀物總重量5~20倍量無(wú)菌水，混合均勻，調(diào)節(jié)pH值6~7，溫度為35~40°C，然后再加入復(fù)合酶A(纖維素酶、纖維素二糖酶及木聚糖酶)和菌A (酵母菌)進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為12~24小時(shí)，發(fā)酵完成后停止攪拌并將乙醇進(jìn)行精餾，餾出物為乙醇，餾余物備用；其中復(fù)合酶A的加入量為基于單位秸桿粉狀物干基質(zhì)量200?800個(gè)標(biāo)準(zhǔn)酶活；菌A的加入量為秸桿粉狀物干基質(zhì)量0.1-0.3% ;
(3)攪拌下，向步驟(2)得到的餾余物中加入餾余物總重量5~20倍量無(wú)菌水，混合均勻，調(diào)節(jié)pH值4.5~5.5，溫度為30~50°C，然后再加入復(fù)合酶B (內(nèi)切β-木聚糖酶、外切β -木聚糖酶和β -木二糖苷酶、真菌木聚糖或細(xì)菌木聚糖)和菌Β (厭氧菌)進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為0.5-5小時(shí)，發(fā)酵完成后停止攪拌并用截留分子量為5000?50000的超濾膜濃縮至總固形物濃度為10?20%，再經(jīng)過(guò)真空濃縮和冷凍干燥得到低聚木糖，過(guò)濾殘?jiān)鼈溆茫?br> (4)于溫度30~45°C，壓力為0.15-0.25MPa，向步驟(3)得到的殘?jiān)屑尤霘堅(jiān)偢苫|(zhì)量0.1-0.2%菌C (蠟質(zhì)芽孢桿菌和青霉菌)和殘?jiān)偢苫|(zhì)量2~4%吐溫80進(jìn)行蒸煮，常規(guī)制漿設(shè)備制得紙漿漿料。
[0005]所述生物秸桿為玉米秸桿、小麥秸桿、高粱秸桿、棉花秸桿或水稻秸桿。
[0006]所述步驟(1)滅菌條件為溫度為110°C滅菌30min。
[0007]所述步驟(2)復(fù)合酶A中酶A1、酶A2和酶A3的濃度比例為1: (0.3~2): (0.5~5)。
[0008]所述步驟(3)復(fù)合酶B中酶B1、酶B2和酶B3的濃度比例為1:(0.3-2):(0.5~5)。
[0009]所述步驟(4)中菌C種C1與C2的質(zhì)量比為1:(0.5~5)。
[0010]所述步驟(4)中常規(guī)制漿設(shè)備采用常規(guī)制漿工藝得到紙漿。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比:本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)本發(fā)明方法能夠充分利用生物秸桿，生產(chǎn)乙醇、低聚木糖和紙漿，環(huán)境友好、零排放。
[0012](2)本發(fā)明生產(chǎn)工藝采用生物發(fā)酵，不會(huì)因?yàn)樘砑觽鹘y(tǒng)的酸堿而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，簡(jiǎn)單實(shí)用，生產(chǎn)成本底，便于產(chǎn)業(yè)化，具有較好的推廣前景。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的描述，但是并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0014]實(shí)施例1
一種生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，包括如下步驟:
(1)生物秸桿預(yù)處理:將剛收獲的生物秸桿自然晾干至含水率不大于15%時(shí)，粉碎至粒度為0.l~10mm的秸桿粉狀物，然后于105~120°C下滅菌20~30min備用；
(2)攪拌下，先向步驟(1)得到的秸桿粉狀物中加入秸桿粉狀物總重量5~20倍量無(wú)菌水，混合均勻，調(diào)節(jié)pH值6~7，溫度為35~40°C，然后再加入復(fù)合酶A(纖維素酶、纖維素二糖酶及木聚糖酶)和菌A (酵母菌)進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為12~24小時(shí)，發(fā)酵完成后停止攪拌并將乙醇進(jìn)行精餾，餾出物為乙醇，餾余物備用；其中復(fù)合酶A的加入量為基于單位秸桿粉狀物干基質(zhì)量200?800個(gè)標(biāo)準(zhǔn)酶活；菌A的加入量為秸桿粉狀物干基質(zhì)量0.1-0.3% ;
(3)攪拌下，向步驟(2)得到的餾余物中加入餾余物總重量5~20倍量無(wú)菌水，混合均勻，調(diào)節(jié)pH值4.5~5.5，溫度為30~50°C，然后再加入復(fù)合酶B (內(nèi)切β-木聚糖酶、外切β -木聚糖酶和β -木二糖苷酶、真菌木聚糖或細(xì)菌木聚糖)和菌Β (厭氧菌)進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為0.5-5小時(shí)，發(fā)酵完成后停止攪拌并用截留分子量為5000?50000的超濾膜濃縮至總固形物濃度為10?20%，再經(jīng)過(guò)真空濃縮和冷凍干燥得到低聚木糖，過(guò)濾殘?jiān)鼈溆茫?br> (4)于溫度30~45°C，壓力為0.15-0.25MPa，向步驟(3)得到的殘?jiān)屑尤霘堅(jiān)偢苫|(zhì)量0.1-0.2%菌C (蠟質(zhì)芽孢桿菌和青霉菌)和殘?jiān)偢苫|(zhì)量2~4%吐溫80進(jìn)行蒸煮，常規(guī)制漿設(shè)備制得紙漿漿料。
[0015]
實(shí)施例2
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1相同部分不再重述，不同之處在于步驟(1)滅菌條件為溫度為110°c滅菌30min。
[0016]實(shí)施例3
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1相同部分不再重述，不同之處在于步驟(2)復(fù)合酶A中酶A1、酶A2和酶A3的濃度比例為1:(0.3-2):(0.5~5)0
[0017]實(shí)施例4
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1相同部分不再重述，不同之處在于步驟(3)復(fù)合酶B中酶B1、酶B2和酶B3的濃度比例為1:(0.3-2):(0.5~5)。
[0018] 實(shí)施例5
本實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1相同部分不再重述，不同之處在于步驟(4)中菌C種C1與C2的質(zhì)量比為1: (0.5~5)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，其特征在于包括如下步驟: (1)生物秸桿預(yù)處理:將剛收獲的生物秸桿自然晾干至含水率不大于15%時(shí)，粉碎至粒度為0.l~10mm的秸桿粉狀物，然后于105~120°C下滅菌20~30min備用； (2)攪拌下，先向步驟(1)得到的秸桿粉狀物中加入秸桿粉狀物總重量5~20倍量無(wú)菌水，混合均勻，調(diào)節(jié)pH值6~7，溫度為35~40°C，然后再加入復(fù)合酶A(纖維素酶、纖維素二糖酶及木聚糖酶)和菌A (酵母菌)進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為12~24小時(shí)，發(fā)酵完成后停止攪拌并將乙醇進(jìn)行精餾，餾出物為乙醇，餾余物備用；其中復(fù)合酶A的加入量為基于單位秸桿粉狀物干基質(zhì)量200?800個(gè)標(biāo)準(zhǔn)酶活；菌A的加入量為秸桿粉狀物干基質(zhì)量0.1-0.3% ; (3)攪拌下，向步驟(2)得到的餾余物中加入餾余物總重量5~20倍量無(wú)菌水，混合均勻，調(diào)節(jié)pH值4.5~5.5，溫度為30~50°C，然后再加入復(fù)合酶B (內(nèi)切β-木聚糖酶、外切β -木聚糖酶和β -木二糖苷酶、真菌木聚糖或細(xì)菌木聚糖)和菌Β (厭氧菌)進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為0.5-5小時(shí)，發(fā)酵完成后停止攪拌并用截留分子量為5000?50000的超濾膜濃縮至總固形物濃度為10?20%，再經(jīng)過(guò)真空濃縮和冷凍干燥得到低聚木糖，過(guò)濾殘?jiān)鼈溆茫? (4)于溫度30~45°C，壓力為0.15-0.25MPa，向步驟(3)得到的殘?jiān)屑尤霘堅(jiān)偢苫|(zhì)量0.1-0.2%菌C (蠟質(zhì)芽孢桿菌和青霉菌)和殘?jiān)偢苫|(zhì)量2~4%吐溫80進(jìn)行蒸煮，常規(guī)制漿設(shè)備制得紙漿漿料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，其特征在于:所述生物秸桿為玉米秸桿、小麥秸桿、高粱秸桿、棉花秸桿或水稻秸桿。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(1)滅菌條件為溫度為110°c滅菌30min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(2)復(fù)合酶A中酶A1、酶A2和酶A3的濃度比例為1:(0.3-2):(0.5~5)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(3)復(fù)合酶B中酶B1、酶B2和酶B3的濃度比例為1:(0.3-2):(0.5~5)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(4)中菌C種C1與C2的質(zhì)量比為1: (0.5~5)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物秸桿綜合利用生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟(4)中常規(guī)制漿設(shè)備采用常規(guī)制漿工藝得到紙漿。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生物秸稈綜合利用生產(chǎn)方法，將生物秸稈先進(jìn)行生物發(fā)酵制備乙醇，然后將餾出物二次發(fā)酵制備低聚木糖，最后將殘?jiān)米骷垵{工藝。該方法工藝簡(jiǎn)單，環(huán)境友好，成本低且半纖維素、纖維素、木質(zhì)素分離徹底。本發(fā)明在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了纖維素與木質(zhì)素環(huán)境友好的分離技術(shù)，為秸稈全元素、高附加值、綜合利用奠定了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，衍生或生成附加值更高的產(chǎn)品。本發(fā)明生產(chǎn)工藝中做到了對(duì)秸稈“吃干榨凈”，做到了秸稈組分的綜合利用，并且實(shí)現(xiàn)了零排放、零污染。
【IPC分類】D21C5/00, C12P7/10, C12P19/14
【公開號(hào)】CN105316366
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510679299
【發(fā)明人】陳國(guó)章
【申請(qǐng)人】陳國(guó)章
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年10月20日