[发明专利]一种木材废弃纤维高效酶水解的预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及木材废弃纤的处理技术领域，具体涉及一种木材废弃纤维高效酶水解的预处理方法。

背景技术

能源危机、环境污染和生态破坏严重制约着人类社会的可持续发展。木质纤维是一种可再生且储量大的资源，被认为是石化资源的理想替代品。近年来，木质纤维的生物炼制，特别是利用木质纤维制备燃料乙醇，是国内外的研究热点。木质纤维制备乙醇的关键一步是木质纤维的预处理，其影响着后续的一系列工序。木质纤维的预处理方法有很多种，例如烧碱法、稀酸法、热水/蒸汽爆破法、氨气法和有机溶剂法等预处理技术。以FeCl₃溶液预处理方法（Li Liu , Junshe Sun , Min Li , et al. Enhanced enzymatic hydrolysis and structural features of corn stover by FeCl₃ pretreatment[J]. Bioresource technology, 100(2009):5853-5858.）有如下优点：可以降解半纤维素，并打断木素-碳水化合物复合体中木素和聚糖之间的联接，提高纤维素后续酶解过程中对纤维素酶可及性；FeCl₃溶液可回收重复利用，减少木质纤维制备乙醇预处理环节的成本且对环境友好。但单一的氯化铁处理需要加大药液体积用量才能保证反应的均匀性，反应过程中副产物容易发生再沉积，且不易于洗涤，容易导致铁元素及副产物残留在预处理废纤维上，抑制纤维后续的酶水解。因此，预处理过程中表面活性剂的加入有利于解除上述的抑制作用。

制浆造纸工业产生大量的废纤维，厂家往往对这些废纤维进行填埋或焚烧处理，废纤维不仅无法得到充分有效的回收利用，而且严重破坏生态和污染环境。因此，本发明对木材机械制浆产生的废纤维进行预处理，提高后续酶水解 转化为葡萄糖。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种木材废弃纤维高效酶水解的预处理方法，该方法以木材废弃纤维为原料，加入金属氯化物溶液和表面活性剂以进行预处理处理液，然后对预处理原料进行纤维素酶水解糖化，获得可发酵还原糖，该糖可用于发酵生产生物燃料，具体技术方案如下。

一种木材废弃纤维高效酶水解的预处理方法，该方法以木材废弃纤维为原料，加入由金属氯化物溶液和表面活性剂混合成的处理液进行预处理，然后对预处理原料进行纤维素酶水解糖化。

进一步的，木材废弃纤维高效酶水解的预处理方法中，将木材废弃纤维置于高压反应釜中，加入金属氯化物和表面活性剂，并加水搅拌混合均匀后开始升温进行预处理，在温度达到100-200℃后保温0-240 min，预处理结束后放出蒸汽、卸料和冷却，进行固液分离，用水将预处理原料洗涤至中性用于生物酶水解

优选的，所述木材废弃纤维原料中的木材为针叶木或阔叶木。

优选的，所述木材废弃纤维为机械法制浆产生的，所述机械法制浆包括热磨机械浆（TMP）、化学热磨机械浆（CTMP）或碱性过氧化氢机械浆（APMP）。

优选的，所述金属氯化物及表面活性剂的质量比为2.4:1 ~ 4.8:1，处理液体积和原料质量的比例为 6:1 ~ 10:1 (mL/ g)，预处理的温度140 - 200℃，预处理的保温时间为0 - 240 min。 

优选的，所述处理液体积和原料质量的比例为 8:1 (mL/ g)；所述预处理温度为180 ℃，保温时间为30min。

优选的，所述金属氯化物为氯化铁或氯化锌；所述表面活性剂为吐温20或吐温80。

优选的，所述纤维素酶水解糖化采用纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的复合酶。

优选的，纤维素酶活力用滤纸酶活FPU表示，β-葡萄糖苷酶活力用CBU表示，所述纤维素酶用量为5-20 FPU/g木材废弃纤维，β-葡萄糖苷酶活力为5.6-25 CBU/g木材废弃纤维。

预处理原料的纤维素酶水解率计算：