[发明专利]一种玉米秸秆高价值综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种玉米秸秆的处理方法，具体涉及一种利用玉米秸秆联合生产乙醇、木质素、纤维、果胶、木糖和酵母的方法。

背景技术

我国黄河以北是玉米主产区，玉米总面积达到2400hm²左右，玉米秸秆总产量大约为1.6亿吨。当前玉米秸秆的利用，主要为反刍动物的饲草料、成型燃料或粉碎还田，利用价值不高。有些地区则丢弃在地头腐烂或者放火焚烧。造成资源浪费，还严重污染环境。

玉米秸秆干物质约含纤维素33%，木质素15%，半纤维素20%，果胶9%，粗蛋白3.5%，总糖含量10%，粗脂肪、矿物质等其它8.5%左右。玉米秸秆经酸法水解，果胶、半纤维素、淀粉等多糖可降解，还原糖可提高至20%左右。其中半纤维可降解为木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖。以上物质中，纤维素、木质素、果胶、木糖、还原糖都是十分宝贵的物资。

还原糖可发酵生产燃料乙醇。乙醇发酵液产出大量酵母，可回收利用。最低级的利用是用于动物饲料。而高级的利用则是开发成营养食品。乙醇蒸馏后的醪液，富含氨基酸、蛋白质和营养盐，可用于植物营养液。

纤维素是葡萄糖长链聚合物，用途十分广泛，应用领域包括造纸、建材、化工、化妆品、食品、医药、陶瓷、耐火材料、皮革、烟草等等。仅造纸材料而言，我国人口多，土地少，森林有限，木材资源紧缺，纸浆严重缺乏。每年纸浆缺口3700万吨，需花170亿美元从国外进口纸浆，以满足国内需求。

木质素是芳香醇类聚合物，存在于玉米秸秆的木质组织中，形成交织网硬化细胞壁。木质素及其衍生物具有多种功能性，可作分散剂、吸附剂/解吸剂、石油回收助剂、沥青乳化剂。木质素与煤混合液化可产液体燃料。

木质素还被广泛应用于高速路面、机场跑道中，称为路面木质素纤维。其质量标准为：木质素含量75-80%，PH7.5左右，最大长度1100um，平均长度45um，体积密度25-30g/L。市场前景看好，价格2800至4500元/吨。

果胶是良好的乳化、增稠、稳定和胶凝剂，广泛应用于食品、纺织、印染、烟草、冶金等领域。果胶还有抗菌、止血、消肿、解毒、止泻、降血脂、抗辐射等作用，是一种优良的药物制剂基质。果胶也是水溶性膳食纤维，越来越受到研究与加工行业的重视。全球果胶的主要产量来自欧美国家，亚洲产量极少。目前，提取果胶的主要原料是柑桔皮、柠檬皮和苹果渣。这些原料资源量十分有限，造成价格长期高达12万元/吨不下。

木糖的主要用途：用于制备木糖醇，木糖醇的用途更加广泛；作为无热量甜味剂用于食品、饮料，适用于肥胖及糖尿病患者；作为双歧杆菌活化剂、钙吸收促进剂，用于提高人体免疫力的保健食品；应用于宠物饲料；用作烤制品；用作高档酱油色；用于轻工、化工等方面。

因此，玉米秸秆全身皆是宝。但是，现今玉米秸秆的利用技术和工艺，主要是为某单一产品利用目的设计的。单一产品的利用方法，如玉米秸秆生产纸浆或乙醇或木糖，必然有把其它有用成分废弃，即造成大量废弃物排放，又增加单一产品的成本。由于产出少，效益低，玉米秸秆原料价格不可能提高，势必会抑制农户收集玉米秸秆的积极性，严重制约玉米秸秆深加工产业化发展。因此，必须考虑一种高效简便加工方案，提取以上多种有用物质，提高玉米秸秆的综合利用水平和效率，实现以玉米秸秆为原料，一套工艺联产乙醇、纤维、木质素、果胶、木糖和酵母，实现玉米主产区农业增效、农民增收，促进玉米种植业和相关加工业可持续发展。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种方法，通过综合利用玉米秸秆资源，联合生产乙醇、纤维、木质素、果胶、木糖和酵母，从而分摊玉米秸秆的综合利用成本，实现生产过程污染物零排放，提高玉米秸秆资源利用效率。

为了达到本发明的上述目的，本发明提出以下技术方法：

提供一种玉米秸秆的综合利用方法，是以玉米秆为原料，通过连续的成套工艺联产乙醇、纤维、木质素、果胶、木糖和酵母的方法；具体讲，是先将玉米秆利用酸解法将其中的多糖、果胶、淀粉等可降解物降解为可溶性物质水溶液，实现渣料与可降解物的分离，然后将得到的可溶性物质水溶液用于发酵提取燃料乙醇、果胶、木糖，分离得到的渣料再用有机溶剂法生产纤维和木质素。

本发明所述的方法，具体包括以下步骤：