[发明专利]一种棉花秆高价值综合炼制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种棉花秆的处理方法，具体涉及一种利用棉花秆联合生产代木纸浆、木质素、果胶、乙醇、木糖、酵母和饲料添加剂的方法和工艺。

背景技术

我国长江以北是棉花种植区，棉花种植面积达到5118.7万亩左右，棉花秆总产量大约为2500万吨。当前棉花秆的利用，主要为焚烧发电、造板、造纸、反刍动物的饲草料、成型燃料或粉碎还田。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。

棉花秆干物质约含粗蛋白6.5％、半纤维素20.8％、纤维素36.3％、木质素17.5％、游离棉酚0.03％、粗脂肪、矿物质等其它4.5％左右。棉花秆属于木质材料，提取纤维替代木浆造纸，对于减少全球森林砍伐，满足人类纸浆需求，意义重大。除了替代林木基材料用于造纸外，其用途也包括建材、化工、化妆品、食品、医药、陶瓷、耐火材料、皮革、烟草等等。木质素经提取改性，可广泛用于树脂、橡胶、染料、农药、陶瓷、水泥、饲料、水处理、水煤浆、混凝土、耐火材料、油田钻井、复合肥料、冶炼、铸造、粘合剂等20多个行业。棉花秆的半纤维经过水解，同样可提取果胶、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖，获得还原糖可发酵乙醇。还原糖发酵生产燃料乙醇过程中，产生的大量酵母，可用于动物蛋白饲料。提取上列物质后，剩余物富含大量氨基酸、矿物质和多糖，也可作为饲料添加剂或者叶面肥使用。

因此，综合炼制棉花秆可创造可观的经济价值。但是，现今棉花秆的利用技术和工艺，主要为棉秆造纸、棉秆造板、棉秆焚烧发电、棉秆饲料、棉秆还田、棉秆食用菌等等。这一类棉秆利用产品附加值低，没有达到充分利用资源、深度挖掘棉花秆经济价值的目标。同时，单一产品的利用，必然有大量组分被废弃排放，造成二次污染。因此，必须考虑一种综合利用方案，将棉花秆所有组分尽可能多地转化为产品，充分挖掘棉花秆价值，提高棉花综合利用水平和效率。

但是，棉花秆属木质材料，与玉米、甜高粱、小麦、水稻、香蕉秆等秸秆相比，不但组分比例不同，棉花秆含有更高的木质素、粗蛋白，其结构构造也差别较大。因此，针对棉花秆的综合炼制，需要独特的处理方法和不同的工艺条件。

发明内容

本发明的目的是针对棉花秆的特征，提供一套有针对性的处理方法，通过综合炼制秸秆原料，将棉花秆的组分吃干榨尽，提取替代林木基纸浆、木质素和替代粮食基的半乳糖醛酸、木糖、乙醇、酵母和饲料添加剂，从而充分挖掘棉花秆经济价值，并实现生产过程零排污。

为了达到本发明的上述目的，本发明提出以下技术方案：

提供一种棉花秆“七步炼制法”处理方案，就是以棉花秆为原料，建立一套由七个步骤组成的成套连续工艺，联产纸浆、木质素、半乳糖醛酸、木糖、乙醇、酵母和饲料添加剂的方法；具体讲，是先利用酸储法沤制原料；再用气爆法将棉花秆崩解；然后用高压酸解法将其中的半纤维、多糖、淀粉降解为水溶液，提取木质素、纤维素混合物；最后利用碱解法提取纤维素和木质素；利用棉花秆水解液通过絮凝法提取半乳糖醛酸；发酵法提取乙醇；浓缩结晶法提取木糖；最后的残液浓缩成为饲料添加剂。

本发明所述的棉花秆高价值综合炼制的方法，具体包括以下步骤：

1)用稀硫酸浸透粉碎后的棉花秆，密封存放至少24hr得到酸储料；

2)用清水洗步骤1)制备的酸储料，得到酸液和去酸液后物料；将去酸液后物料气爆崩解成絮状物料，在絮状物料中加入稀酸液加热酸解，充分降解棉花秆中的糖类物质；酸解后物料经冷却、分离，得到酸解后絮状物料和富含果胶及降解糖的水溶液；

3)在步骤2)得到的酸解后絮状物料中加入丁醇和碱性催化剂进行加热催化醇解，充分降解絮状物料中的木质素，然后经冷却、分离，得到纤维素和富含木质素的水溶液；进一步在富含木质素的水溶液中加稀酸析出木质素，然后分别回收木质素和丁醇，剩余含降解糖的水溶液；

4)将步骤2)得到的富含果胶及降解糖的水溶液中加入活性炭进行脱色、过滤，得到滤渣和滤液；将滤液浓缩后加入乙醇，完成果胶的醇析后，分别回收果胶、乙醇，剩余含降解糖的水溶液；

5)混合步骤3)和步骤4)获得的两种含降解糖的水溶液，利用混合后的水溶液和酵母发酵制备乙醇，发酵结束，得到活酵母沉淀物和清液，清液经蒸馏得到粗酒和醪液；

6)步骤5)得到的醪液中加入活性炭进行脱色、过滤，得到滤渣和滤液；去除滤液中的带电盐分离子，然后经浓缩、降温、加晶核、结晶、干燥，回收木糖结晶粉，剩余残液；

7)将步骤4)得到的滤渣、步骤5)得到的活酵母沉淀物、步骤6)得到的滤渣和残液混合、烘干，得到棉多酚脱毒高蛋白饲料添加剂。