本發(fā)明專利技術(shù)涉及木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理方法，具體說是一種提高油菜秸稈糖化率的預(yù)處理方法，其包括將油菜秸稈粉碎成粗粉、對粗粉采用射線進行輻照處理、將輻照處理后的粗粉加入硫酸溶液中干燥、將干燥后的殘渣酶解的步驟。本發(fā)明專利技術(shù)的方法充分利用了我國豐富的廢棄油菜稈資源，為油菜資源的綜合利用和可再生能源的開發(fā)提供了新的途徑，不僅污染少、酶解效率高；而且糖化效果好、成本低、操作簡單。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理方法，具體說是提高油菜秸桿糖化率的預(yù)處理方法。
技術(shù)介紹
油菜是一種纖維素含量豐富的木質(zhì)纖維素材料，屬于一年生草本植物，在我國南北方廣為栽培，產(chǎn)量高。油菜秸桿可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的淀粉類和糖類作為發(fā)酵原料制備乙醇，同時在建筑、飼養(yǎng)、改土還田等領(lǐng)域都有廣泛用途，其生態(tài)學(xué)價值和經(jīng)濟價值越來越受到科技工作者們的關(guān)注和重視。但作為木質(zhì)纖維素原料制備燃料乙醇，其降解面臨著一個難題，即油菜等天然植物纖維原料主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。纖維素不僅被半纖維素和木質(zhì)素所包裹，且其本身存在的高度結(jié)晶性使酶制劑很難與纖維素接觸，直接影響后續(xù)的水解和發(fā)酵過程。因此，必須借助化學(xué)和物理的方法進行預(yù)處理，破壞纖維素一木質(zhì)素一半纖維素之間的連接，降低纖維素的結(jié)晶度，脫去木質(zhì)素，增加原料的疏松性，以增加纖維素酶系與纖維素的接觸面積，從而提高酶效率。預(yù)處理是最昂貴的步驟之一，而且對前面(如尺寸縮減)和后續(xù)(酶解和發(fā)酵)處理所需的費用影響很大，一種好的預(yù)處理方法可以減少昂貴的酶的使用。目前，預(yù)處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法等。物理法具有污染小、操作簡單等優(yōu)點，但能耗大，成本高，且效果欠佳。化學(xué)法是使用酸，堿，有機溶劑，氧化劑等一些化學(xué)試劑處理纖維素的一種方法。此方法所用酸堿用量大而回收率低，對環(huán)境污染嚴重，對設(shè)備要求高，通常產(chǎn)生大量副產(chǎn)物，對后續(xù)發(fā)酵過程產(chǎn)生影響。生物法設(shè)備簡單、能耗低、無污染、條件溫和，但微生物處理方法的一個最大缺點是處理周期長，而且許多微生物在分解木質(zhì)素的同時也消耗部分纖維素和半纖維素。因此，迫切需要尋求一種更為經(jīng)濟有效、低污染的處理方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種可降低生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染且可提高糖化率的油菜秸桿預(yù)處理方法。本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為:一種提高油菜秸桿糖化率的預(yù)處理方法，其包括以下步驟: (1)將油菜秸桿粉碎成粗粉； (2)對上述粗粉采用射線進行輻照處理； (3)將輻照處理后的粗粉加入硫酸溶液中，并攪拌均勻，再進行水浴處理，冷卻過濾，殘渣水洗至中性后干燥； (4)將干燥后的殘渣加入檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液中，然后加入纖維素酶，再在振蕩的條件下酶解，最后收集濾液。作為優(yōu)選，步驟(1)中，首先將油菜秸桿清洗干凈，在45— 65°C條件下烘干3— 7天，然后將秸桿長度粗切至0.5— IOcm之間，再粉碎成20— 40目的粗粉。作為優(yōu)選，步驟(2)中的粗粉先裝入白色玻璃瓶中，然后在自然室溫條件下經(jīng)60Co-Y射線輻照。 作為優(yōu)選，所述輻照劑量為200kGy —1000 kGy,輻射鈷源強度為9.99 X IO15Bq,劑量率為 2kGy/h0作為優(yōu)選，步驟(3)中，首先將輻照處理后的粗粉與0.1—4.5%的硫酸溶液按1:10—1:20的固液比混合，并攪拌均勻，然后于60— 100°C水浴處理1.0—5.0小時，再冷卻過濾，殘渣水洗至中性后在45— 65 °C條件下干燥。作為優(yōu)選，步驟(4)中，首先將干燥后的殘渣以1:20— 1:30的固液比加入pH4.5—5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液中，然后加入200-250FPU/g的纖維素酶，再在50°C —55°C、140 rpm一150rpm振蕩的條件下酶解48—96小時,最后收集濾液。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果如下:1、本專利技術(shù)的方法充分利用了我國豐富的廢棄油菜桿資源，為油菜資源的綜合利用和可再生能源的開發(fā)提供了新的途徑。2、污染少。因6tlC0-Y射線輻照處理屬于物理預(yù)處理法，具有污染小的優(yōu)點，且酸處理采用的濃度低，對環(huán)境污染少，對設(shè)備要求低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。3、酶解效率 高。采用輻照處理，可以降低纖維素結(jié)晶度，破壞纖維素、半纖維素和木質(zhì)素結(jié)合層，再協(xié)同后續(xù)的酸處理，可通過改變基質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)來增加基質(zhì)與酶的接觸面積，從而大大提高酶解效率，使酶解后還原糖含量高。4、糖化效果好。本專利技術(shù)酶解產(chǎn)物主要為葡萄糖和木糖，副產(chǎn)物少，對后續(xù)發(fā)酵過程抑制小。5、成本低。通過前面的預(yù)處理步驟，可以有效降低酶的用量，且無需另外添加其他輔助酶。6、操作簡單。酸處理反應(yīng)溫度低，對設(shè)備要求低，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)的方法的流程圖。【具體實施方式】下面結(jié)合圖1對本專利技術(shù)的方法作進一步地詳細說明: 本專利技術(shù)的方法包括以下步驟: (1)將油菜秸桿粉碎成粗粉。通過粉碎可增加表面積，使物料顆粒大小均勻，有利于提高降解效率； (2)對上述粗粉采用射線進行輻照處理。利用適當劑量的6tlCo-Y射線輻照處理油菜秸桿，使得秸桿的表面結(jié)構(gòu)受到破壞，木質(zhì)纖維素之間的交聯(lián)結(jié)構(gòu)被打斷，纖維素的聚合度下降，結(jié)晶度下降，增加其反應(yīng)活性。(3)將輻照處理后的粗粉加入硫酸溶液中，并攪拌均勻，再進行水浴處理，冷卻過濾，殘渣水洗至中性后干燥。本專利技術(shù)通過輔助溫和的低溫稀酸處理，使輻照和稀酸發(fā)生協(xié)同作用，進一步加快木質(zhì)纖維素的降解。(4)將干燥后的殘渣加入檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液中，然后加入纖維素酶，再在振蕩的條件下酶解，最后收集濾液。結(jié)合纖維素酶的作用，使木質(zhì)纖維素進一步被充分降解成為可發(fā)酵性糖，從而提高糖化率。詳見具體實施例: 實施例1 將風(fēng)干的油菜秸桿粗切后粉碎至30目粉末，裝入1000mL的白色玻璃瓶中，經(jīng)6tlCo-Y射線輻照，劑量為800kGy，在自然室溫條件下照射，輻射鈷源強度為9.99 X IO15Bq,劑量率2kGy/h。所有輻照預(yù)處理實驗均在湖南省輻照中心的6tlCo- Y射線輻照裝置中完成。取上述經(jīng)輻照后的粉末I克，按1:20的固液比加入0.5%的硫酸溶液，攪拌均勻，于80°C水浴處理1.5小時，冷卻過濾，殘渣水洗至中性后50°C干燥；取干燥后殘渣I克以1:25的固液比加入PH5.0的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液中，再加入諾維信纖維素酶225FPU/g，50°C，150rpm振蕩，酶解72小時，測得還原糖含量達401.44mg/g，葡萄糖含量達195.21mg/g,木糖含量達124.38 mg/g,纖維素降解率達51.78%，半纖維素的降解率達61.21%。實施例2 將風(fēng)干的油菜秸桿粗切后粉碎至20目粉末，裝入1000mL的白色玻璃瓶中，經(jīng)6tlCo-Y射線輻照，劑量為1000kGy,在自然室溫條件下照射，輻射鈷源強度為9.99X1015Bq，劑量率2kGy/h。所有輻照預(yù)處理實驗均在湖南省輻照中心的6tlCo- Y射線輻照裝置中完成。取上述經(jīng)輻照后的粉末I克，按1:15的固液比加入1.1%的硫酸溶液，攪拌均勻，于90°C水浴處理2.0小時，冷卻過濾，殘渣水洗至中性后60°C干燥；取干燥后殘渣I克以1:30的固液比加入PH4.8的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液中，再加入諾維信纖維素酶250FPU/g，55°C，140rpm振蕩，酶解96小時，測得還原糖含量達465.89mg/g，葡萄糖含量達227.27 mg/g,木糖含量達152.30 mg/g,纖維素降解率達60.24%，半纖維素的降解率達73.99%。實施例3 將風(fēng)干的油菜秸桿粗切后粉碎至40目粉末，裝入1000mL的白色玻璃瓶中，經(jīng)6tlCo-Y射線輻照，劑量為600kGy，在自然室溫條件下照射本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種提高油菜秸稈糖化率的預(yù)處理方法，其包括以下步驟：（1）將油菜秸稈粉碎成粗粉；（2）對上述粗粉采用射線進行輻照處理；（3）將輻照處理后的粗粉加入硫酸溶液中，并攪拌均勻，再進行水浴處理，冷卻過濾，殘渣水洗至中性后干燥；????（4）將干燥后的殘渣加入檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖溶液中，然后加入纖維素酶，再在振蕩的條件下酶解，最后收集濾液。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高油菜秸桿糖化率的預(yù)處理方法，其包括以下步驟: (1)將油菜秸桿粉碎成粗粉； (2)對上述粗粉采用射線進行輻照處理； (3)將輻照處理后的粗粉加入硫酸溶液中，并攪拌均勻，再進行水浴處理，冷卻過濾，殘渣水洗至中性后干燥； (4)將干燥后的殘渣加入檸檬酸一檸檬酸鈉緩沖溶液中，然后加入纖維素酶，再在振蕩的條件下酶解，最后收集濾液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(1)中，首先將油菜秸桿清洗干凈，在45— 65°C條件下烘干3— 7天，然后將秸桿長度粗切至0.5 — IOcm之間，再粉碎成20—40目的粗粉。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(2)中的粗粉先裝入白色玻璃瓶中，然后在自然室溫條件下經(jīng)6ciCo-Y射線輻照。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張春艷，譚興和，熊興耀，蘇小軍，
申請(專利權(quán))人：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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