[发明专利]玉米秸秆低聚木糖与沼气联产方法

说明书

本发明提供一种玉米秸秆低聚木糖与沼气联产方法，所述方法包括：采用食用硫酸铵溶液预浸制备低聚木糖，残渣进一步磷酸低压蒸汽爆破后发酵生产沼气。本发明采用食用硫酸铵溶液预浸催化水热反应，高效制备低聚木糖，残留的硫酸铵又可以作为沼气生产的微生物氮源。磷酸低压蒸汽爆破可提高玉米秸秆生物利用率，同时磷酸也可以作为沼气生产的微生物磷源。该方法提高了产品附加值，提高了资源利用率，降低了沼气转化成本。

技术领域

本发明涉及生物质化学技术，具体涉及玉米秸秆低聚木糖与沼气联产方法。

背景技术

玉米秸秆富含氮、磷、钾等营养元素，以及纤维素、木质素和半纤维素等有机质。在传统的农业阶段，玉米秸秆通常被直接用于肥料、燃料及饲料。目前，随着经济及社会的发展和传统农业向现代农业的转变，玉米秸秆的应用途径发生了变化，大致分为四个方面：作为工业原料，如工业造纸和生物乙醇生产；作为畜牧饲料；作为农村有机肥料；作为可再生能源；其余的玉米秸秆则被闲置或燃烧。

玉米秸秆的综合利用有待进一步改进。

发明内容

本发明提供玉米秸秆低聚木糖与沼气联产方法，以玉米秸秆为主要原料，采用硫酸铵预浸催化水热反应和磷酸低压蒸汽爆破预处理，耦合生产低聚木糖和沼气甲烷，提高产品附加值，提高玉米秸秆资源利用率，降低沼气转化成本。

一种玉米秸秆低聚木糖与沼气联产方法，包括：

1)将玉米秸秆用硫酸铵溶液浸泡处理；

2)将硫酸铵溶液浸泡处理后的玉米秸秆水热反应，过滤，得滤液和滤渣；从滤液中分离出低聚木糖；

3)将步骤2)过滤后所得滤渣与无患子果皮及磷酸一起进行低压蒸汽爆破预处理；蒸汽爆破压力为0.5-0.7MPa；维持所述压力10-20min后立即将压力降低至大气压；

4)将步骤3)所得物料用纤维素酶酶解；将酶解后的物料厌氧发酵，制备沼气。

本发明人研究发现，玉米秸秆经硫酸铵浸泡处理、水热处理及与无患子果皮一起低压蒸汽爆破预处理后，再进行酶解及厌氧发酵，可以显著提高沼气含量，降低了沼气转化成本。

优选地，玉米秸秆事先经粉碎处理，通常可粉碎至尺寸小于等于35mm。优选地，玉米秸秆水份≤14％。通常，所用玉米秸秆经清理去杂，不含铁器等杂质。

优选地，步骤1)中，玉米秸秆与硫酸铵的重量比例为(490-510):(80-120)；例如500:100。

所用硫酸铵溶液的质量浓度可为1.8-2.3％，例如2％。

优选地，步骤1)将玉米秸秆用硫酸铵溶液浸泡处理的时间为15-25min，例如20min。

在一些实施例中，浸泡玉米秸秆后的硫酸铵溶液可回用，即再用于浸泡新的玉米秸秆。

在一些实施例中，使用食用硫酸铵。

优选地，步骤2)水热反应的温度为160-170℃，时间优选10-20min，例如15min。

本发明发现采用硫酸铵溶液预浸催化水热反应，可高效制备低聚木糖，残留的硫酸铵又可以作为沼气生产的微生物氮源。

优选地，步骤3)中，以原料玉米秸秆重量计，玉米秸秆与无患子果皮的重量比为(490-510):(60-80)；例如500:70。

优选地，步骤3)中，以原料玉米秸秆重量计，玉米秸秆与磷酸的重量比为(490-550):(2.0-3.0)；例如500:2.5。

所用磷酸溶液的质量浓度可为4.5-5.5％，例如5％。

优选地，无患子果皮粉碎过40目筛。