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1、(10)申请公布号 CN 103045697 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103045697 A *CN103045697A* (21)申请号 201110309511.8 (22)申请日 2011.10.11 CCTCC M 2011195 2011.06.13 C12P 19/14(2006.01) C08H 7/00(2011.01) C13K 13/00(2006.01) (71)申请人 济南圣泉集团股份有限公司 地址 250204 山东省济南市章丘市刁镇工业 开发区 (72)发明人 唐一林 高绍丰 张恩选 韩文斌 崔建丽 栗昭争 马军强 刘洁 江成真 (74)。
2、专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250 代理人 刘守宪 (54) 发明名称 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 (57) 摘要 一种木质纤维素生物质的综合利用方法， 包 括以下步骤 ： (a) 对木质纤维素生物质进行酸水 解， 分离后得到戊糖溶液和酸水解残渣 ； (b) 用碱 溶液处理所述酸水解残渣， 从而提取碱木质素 ； (c) 使用纤维素酶对步骤 (b) 中所述碱溶液处理 得到的碱解残渣进行酶解， 得到葡萄糖溶液和酶 解残渣 ； 所述纤维素酶为由一株青霉菌培养得到 的纤维素酶， 该青霉菌分类命名为 Penicillium decumbens PD-G3-08， (d)。
3、将得到的所述酶解残渣 返回步骤 (b) 进行碱溶液处理或将所述酶解残渣 与新的酸水解残渣合并后再进行步骤 (b) 的碱溶 液处理， 然后依次进行步骤(c)和(d)， 如此循环， 从而进一步提取木质素和进行纤维素酶解。上述 方法提高了纤维素酶解的转化率， 实现了对木质 纤维素生物质资源的综合利用。 (83)生物保藏信息 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种木质纤维素生物质的综合利用方法， 其特征在于该方法包括以下步骤 ： (。
4、a) 对木质纤维素生物质进行酸水解， 分离后得到戊糖溶液和酸水解残渣 ； (b) 用碱溶液处理所述酸水解残渣， 从而提取碱木质素 ； (c) 使用纤维素酶对步骤 (b) 中所述碱溶液处理得到的碱解残渣进行酶解， 得到葡萄 糖溶液和酶解残渣 ； 所述纤维素酶为由一株青霉菌培养得到的纤维素酶， 该青霉菌分类命 名为 Penicillium decumbens PD-G3-08， 已保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心， 其 保藏编号是 CCTCC M 2011195 ； (d)步骤(c)完成后， 将得到的所述酶解残渣返回步骤(b)进行碱溶液处理或将所述酶 解残渣与新的酸水解残渣合并后再进行步骤 (。
5、b) 的碱溶液处理， 然后依次进行步骤 (c) 和 (d)， 如此循环， 从而进一步提取木质素和进行纤维素酶解。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 所述酸水解的温度为 100-150， 时间为 0.5-3 小时。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的方法， 其特征在于 ： 进行所述酸水解时， 酸溶液的浓度为 0.5-30 重量。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其特征在于 ： 所述酸溶液为磷酸溶液， 所述磷酸溶液的 浓度为 1-20 重量。 5. 根据权利要求 1-4 中任意一项所述的方法， 其特征在于 ： 所述碱溶液处理在 40-100下进行。 6. 根据权利要求。
6、 1-5 中任意一项所述的方法， 其特征在于 ： 所述碱溶液处理中液固体 积比为 5 1-20 1。 7. 根据权利要求 1-6 中任意一项所述的方法， 其特征在于 ： 所述碱溶液处理中碱溶液 的浓度为 0.8-5 重量。 8.据权利要求1-7中任意一项所述的方法， 其特征在于 ： 所述碱溶液处理的时间为1-6 小时。 9. 根据权利要求 1-7 中任意一项所述的方法， 其特征在于 ： 所述纤维素酶解的条件为 ： 底物用量为 80-150g/L， 纤维素酶的添加量为 10-15FPU/g 纤维素， 温度为 45-55、 pH 为 4-6、 搅拌转速为 50-200rpm， 酶解转化时间为 2-。
7、7 天。 权 利 要 求 书 CN 103045697 A 2 1/8 页 3 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 技术领域 0001 本发明涉及一种综合利用木质纤维素生物质的方法， 具体地说是一种综合利用木 质纤维素生物质中纤维素、 半纤维素和木质素的方法。 背景技术 0002 随着化石燃料资源的日趋枯竭和环境污染的日益严重， 利用再生能源为石化产品 的替代品变得愈加重要。而燃料乙醇是生物质液体能源的物质的主要形式， 也是化石燃料 最可能的替代品。目前， 世界乙醇生产主要以淀粉类 ( 玉米、 木薯等 ) 和糖类 ( 甘蔗、 甜菜 等 ) 作为发酵的原料。采用微生物法发酵生产乙醇技术成熟， 但。
8、是高昂的原料成本使粮食 发酵生产乙醇的工业应用受到限制， 同时存在与人争粮与粮争地等弊端， 并且导致粮食价 格持续走高， 因此寻找新的原料势在必行。 现在科学家把目光投向成本更为低廉、 来源更广 泛的木质纤维素生物质。 0003 木质纤维素生物质以植物体的形式存在， 主要成分为纤维素、 半纤维素和木质素， 其中， 纤维素占 40左右， 半纤维素占 25左右， 木质素占 20左右， 地球上每年由光合作 用生成的木质纤维素生物质总量超过 2000 亿吨， 因此木质生物质是地球上最丰富、 最廉价 的可再生资源。 0004 如果能以木质纤维素生物质为原料生产乙醇， 将极大解决人类的能源问题， 但是 在。
9、这方面仍存在很多技术难题尚未解决。目前， 在以木质纤维素生物质为原料生产乙醇过 程中， 遇到的第一个问题是对半纤维素、 纤维素和木质素未能很好地综合利用， 现有处理生 物质的工艺技术， 大多以降解糖类得到乙醇为目的， 不能同时提取得到高纯度、 高活性的木 质素， 往往把木质素作为一个去除对象 ； 另一个最大问题是纤维素酶解的转化率低， 酶解的 成本过高 ( 占总生产成本的 40-50 )， 生产成本过高， 无法真正实现工业化。纤维素酶解 的转化率低的原因是 ： 一方面半纤维素作为分子黏合剂结合在纤维素和木质素之间， 而木 质素具有的网状结构， 作为支撑骨架包围并加固着纤维素和半纤维素， 木质素。
10、和半纤维素 在空间上可阻碍纤维素分子与酶的接触， 酶可及度差， 增加了酶解的难度。 因此有必要对木 质纤维素生物质进行有效的预处理， 破坏木质素和半纤维素的空间障碍， 同时还要避免预 处理产生不利于酶解的酶抑制物 ( 如糠醛， 乙酸等 )， 从而有利于纤维素的酶解 ； 另一方面， 纤维素酶对结晶纤维素酶促反应活力比较低， 因此， 为了提高纤维素酶解的转化率， 需要提 高纤维素酶的活力。 发明内容 0005 为此， 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术在综合利用半纤维素、 木质素 和纤维素时， 对木质素的利用率低且纤维素酶解的转化率低的问题， 从而提出了一种木质 纤维素生物质综合利用的方法。 。
11、0006 为达到上述目的， 本发明提供一种木质纤维素生物质的综合利用方法， 该方法包 括以下步骤 ： 说 明 书 CN 103045697 A 3 2/8 页 4 0007 (a) 对木质纤维素生物质进行酸水解， 分离后得到戊糖溶液和酸水解残渣 ； 0008 (b) 用碱溶液处理所述酸水解残渣， 从而提取碱木质素 ； 0009 (c) 使用纤维素酶对步骤 (b) 中所述碱溶液处理得到的碱解残渣进行酶解， 得到 葡萄糖溶液和酶解残渣， 所述纤维素酶为由一株青霉菌培养得到的纤维素酶， 该青霉菌分 类命名为 Penicillium decumbens PD-G3-08， 已保藏于武汉大学中国典型培养。
12、物保藏中 心， 其保藏编号是 CCTCC M 2011195 ； 保藏日期是 2011 年 6 月 13 号 ； 0010 (d) 步骤 (c) 完成后， 将得到的所述酶解残渣返回步骤 (b) 进行碱溶液处理或将 所述酶解残渣与新的酸水解残渣合并后再进行步骤 (b) 的碱溶液处理， 然后依次进行步骤 (c) 和 (d)， 如此循环， 从而进一步提取木质素和进行纤维素酶解。 0011 所述酸溶液的种类没有特别的限定， 可以是木质纤维素生物质进行酸水解的常规 使用的酸， 例如酸可以为硫酸、 盐酸、 硝酸和磷酸中的一种或几种。 0012 所述酸水解的温度为 100-150， 时间为 0.5-3 小时。
13、进行所述酸水解时， 酸溶液的 浓度为 0.5-30 重量 ( 如选用的酸为强酸， 则酸溶液的浓度较低， 约为 0.5-5 重量， 如选 用的酸为弱酸， 则酸溶液的浓度较高， 约为 5-30 重量 )。所述酸溶液为磷酸溶液， 所述磷 酸溶液的浓度为 1-20 重量。 0013 所述木质纤维素生物质可以为玉米秸秆、 麦秸、 稻秸、 甘蔗渣、 棉柴、 棉子壳、 玉米 芯、 稻草、 高粱杆、 阔叶木材和木片的一种或几种。 0014 根据原料情况进行预处理， 对木质纤维素生物质原料进行切割或粉碎， 接着对该 秸秆段进行洗涤除尘。 0015 所述碱溶液处理在 40-100下进行。 0016 所述碱溶液处理。
14、中液固体积比为 5 1-20 1。 0017 所述碱溶液处理中碱溶液的浓度为 0.8-5 重量。 0018 所述碱溶液处理的时间为 1-6 小时。 0019 各种碱都可以用于本发明， 包括但不限于氢氧化钠水溶液、 氢氧化钾水溶液、 氨水 等。但是， 根据某些优选实施方案， 碱溶液为氢氧化钠的水溶液。 0020 所述纤维素酶解的条件为 ： 底物用量为 80-150g/L， 纤维素酶的添加量为 10-15FPU/g 纤维素， 温度为 45-55、 pH 为 4-6、 搅拌转速为 50-200rpm， 酶解转化时间为 2-7 天。 0021 本发明的上述技术方案与现有技术相比具有以下优点 ： 002。
15、2 1、 本发明采用了先酸水解， 再碱解， 最后酶解的工艺路线， 由于所用的纤维素 酶为由一株青霉菌培养得到的纤维素酶， 该青霉菌分类命名为 Penicillium decumbens PD-G3-08， 已保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心， 其保藏编号是 CCTCC M 2011195， 采用该青霉菌生产的纤维素酶具有较高的活力， 提高了纤维素酶解的提取率 ； 本发明同时 采用循环工艺分别对纤维素、 木质素进行交替提取处理， 一方面提高了纤维素和木质素的 提取率， 另一方面通过这种方法可以减弱酸解、 碱解的处理条件， 从而进一步保护木质素和 纤维素不被破坏， 使木质素和纤维素的利用最大化。
16、 ； 0023 由此可见， 本发明的上述方法解决了现有技术中木质纤维素生物质的综合利用问 题， 使资源利用达到了最大化。 0024 2. 本发明所用的由青霉菌培养得到的纤维素酶， 在底物用量为 80-150g/L， 纤维 说 明 书 CN 103045697 A 4 3/8 页 5 素酶的添加量为 10-15FPU/g 纤维素， 温度为 45-55、 pH 为 4-6、 搅拌转速为 50-200rpm， 酶 解转化时间为 2-7 天的条件下， 酶解转化率最高。 0025 3.所述酸水解中反应的温度为100-150， 时间为0.5-3小时， 该温度和时间下既 能将半纤维素水解的比较彻底， 又能够。
17、阻止酸性条件下高温和反应时间过长对木质素和纤 维素的破坏。 0026 4、 本发明酸水解所用的酸为磷酸溶液， 且磷酸溶液的浓度为 1-20 重量时， 最大 限度避免了大量破坏木质素及纤维素， 且由于磷酸腐蚀性较弱， 因此， 设备维护简单、 使用 时间长。 0027 5. 本发明碱溶液处理的条件采用的液固比、 碱用量、 温度和时间， 最终得到的碱木 质素的活性非常高。 附图说明 0028 为了使本发明的内容更容易被清楚的理解， 下面根据本发明的具体实施例并结合 附图， 对本发明作进一步详细的说明， 其中 ： 0029 图 1 是本发明工艺流程的示意图。 具体实施方式 0030 下面将通过具体实施。
18、例对本发明作进一步的描述。 0031 以下实施例所使用的自制纤维酶均由青霉菌培养得到， 具体的培养方法为 ： 0032 (A) 菌种增殖培养 0033 将命名编号为 Penicillium decumbens PD-G3-08 青霉菌种子液以 5 (v/v) 的 接种量接入到经过 121灭菌 30min 的含有种子培养基的发酵罐中进行活化， 保持罐压 0.02-0.05MPa、 通气量 0.5vvm、 搅拌转速 100-150rpm、 30培养 30-60 小时， 得到活化后的 种子液。 0034 所述种子培养基中的组分及用量为 ： 取实施例 1 的酸水解残渣 10-30g/L、 麸皮 20-。
19、50g/L、 蛋白胨 1-4g/L、 硫酸铵 2-4g/L、 其余为水。 0035 所述种子培养基中的组分及用量优选为 ： 酸水解残渣 20g/L、 麸皮 40 0036 g/L、 蛋白胨 3g/L、 硫酸铵 3g/L、 其余为水。 0037 (B) 制备纤维素酶 0038 将步骤 (A) 获得种子液以 10 (v/v) 的接种量接入已经灭菌的装有 3L 发酵培 养基的 5L 发酵罐中， 发酵过程中添加消泡剂控制发泡， 保持罐压 0.02-0.05MPa、 通气量 0.5-0.6vvm、 搅拌转速 100-150rpm、 30培养 80-136 小时， 得到发酵液。 0039 所述发酵培养基中。
20、各组分用量分别为 ： 酸水解残渣 30-50g/L、 麸皮 20-50g/L、 微 晶纤维素或羧甲基纤维素4-8g/L、 硫酸铵2-5g/L、 磷酸二氢钾2-4g/L、 硫酸镁0.4-0.6g/L、 其余为水， 培养基初始 pH 为 5.0-6.0。 0040 所述发酵培养基中各组分用量优选为 ： 酸水解残渣 45g/L、 麸皮 35g/L、 微晶纤 维素 5g/L、 硫酸铵 4g/L、 磷酸二氢钾 3g/L、 硫酸镁 0.6g/L、 其余为水， 培养基初始 pH 为 5.0-6.0。 0041 得到的发酵液 8000rpm 离心取得上清液， 即得含有纤维素酶的粗酶液， 该粗酶液 说 明 书 。
21、CN 103045697 A 5 4/8 页 6 可直接用于纤维素的酶解。 0042 ( 二 ) 按下述方法测试以下实施例中木质素的各种性能 0043 木质素含量的测定 ： 包括酸不溶木质素及酸可溶木质素。其中酸不溶木质素的测 定采用 Klason 法， 根据国标 GB/T2677.8-94 进行 ； 酸可溶木质素根据国标 GB 10337-89 进 行。 0044 水分的测定 ： 根据 GB/T 2667.3-93 进行。 0045 以下实施例参见图 1。 0046 以下实施例中酸水解温度对应的压力均为饱和水蒸汽的压力， 因此不再为每个实 施例给出压力数据。 0047 以下实施例中， 除有特。
22、殊说明外， 所用百分含量均表示重量百分含量， 即 “” 表示 “重量” 。 0048 实施例 1 0049 (1) 酸水解 0050 将 10.6kg 玉米芯 ( 质量成分组成 ： 水分 6.12、 纤维素 35.19、 半纤维素 32.1、 木质素 23.7、 其它 2.95， 下同 ) 打碎， 用水洗涤除尘， 然后用 80kg 磷酸溶液 进行水解， 磷酸溶液的质量浓度为 10， 酸水解的温度为 120， 时间为 1 小时， 水解完成 后分离得到的酸水解残渣和戊糖溶液， 用 10kg 水清洗所述酸水解残渣， 清洗液与所述戊 糖溶液合并， 最后得到 19.64kg 酸水解残渣 ( 含水量为 6。
23、5左右， 半纤维素的绝干含量为 15.87、 木质素的绝干含量为 31.75、 纤维素的绝干含量为 47.81 ) 和 80.34kg 戊糖溶 液， 戊糖溶液的浓度为 2.89。则半纤维素的提取率为 68。 0051 半纤维素提取率的计算公式如下 ： 0052 半纤维素的提取率 ( 戊糖溶液质量 戊糖溶液浓度 )/( 玉米芯质量 玉米 芯中半纤维素的含量 )100。 0053 (2) 碱溶液提取碱木质素 0054 将本实施例步骤 (1) 中得到全部酸水解残渣与氢氧化钠溶液混合， 液固体积比为 5 1， 氢氧化钠的浓度为 3， 升温至 70， 经过 1 小时的蒸煮碱解， 分离得到碱解残渣和 碱木。
24、质素溶液， 用 10kg 水清洗所述碱解残渣， 清洗液与所述碱木质素溶液合并 ； 最终得到 16.62kg 碱解残渣 ( 含水量为 65左右 )， 碱木质素溶液的质量为 34.62kg， 碱木质素溶液 中碱木质素的含量为 2.85， 碱木质素提取率为 39。 0055 碱木质素提取率的公式如下 ： 0056 碱木质素的提取率 ( 碱木质素溶液的质量 碱木质素溶液中木质素的含 量 )/( 玉米芯质量 玉米芯中木质素的含量 )100 0057 (3) 纤维素酶解、 并发酵制备乙醇 0058 所述酶解的条件为 ： 纤维素酶为上述青霉素(Penicillium decumbens PD-G3-08， 。
25、已保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心， 其保藏编号是 CCTCC M 2011195， 下同 ) 培 养得到的纤维素酶， 取步骤 (2) 所述碱溶液处理得到的全部残渣作为纤维素底物， 按照 15FPU/g 纤维素的添加量添加纤维素酶， 纤维素底物用量为 150g/L， 在温度为 48、 pH 为 5.0、 搅拌转速 50rpm 的条件下， 酶解转化 7 天， 整个酶解过程无需保压， 最后得到酶解残渣 为 11.48kg( 含水量为 65左右 )， 还得到葡萄糖溶液， 质量为 44.6kg， 浓度为 4.03， 纤维 说 明 书 CN 103045697 A 6 5/8 页 7 素的提取率达 。
26、48。 0059 纤维素的提取率的公式如下 ： 0060 纤维素的提取率 ( 葡萄糖溶液的质量 葡萄糖溶液的浓度 )/( 玉米芯质 量 玉米芯中纤维素的含量 )100 0061 葡萄糖溶液生产乙醇的工艺为现有工艺， 在此不再赘述， 其它实施例相同。 0062 (4) 循环处理 0063 将步骤 (3) 得到的全部酶解残渣返回步骤 (2) 进行第二次碱溶液处理， 第二次碱 溶液处理与本实施例中步骤 (2) 所述的碱溶液处理的条件相同 ； 得到 9.02kg 第二次碱解 残渣 ( 含水率为 65左右 ) 和 20.08kg 碱木质素溶液， 碱木质素溶液中碱木质素的含量为 4.28 ； 则第二次碱木。
27、质素的提取率为 34 ； 0064 对所述第二次碱解残渣进行第二次酶解， 第二次酶解的条件与本实施例中步骤 (3) 中所述酶解的条件相同 ； 得到质量为 24.21kg、 浓度为 4.33的葡萄糖溶液， 则第二次 纤维素的提取率为 28。 0065 综上所述， 玉米芯的半纤维素的提取率为 68， 纤维素总的提取率为 76， 木质 素的总提取率为 73。 0066 实施例 2 0067 (1) 酸水解 0068 将 10.6kg 玉米芯打碎， 用水洗涤除尘， 然后用 80kg 磷酸溶液进行水解， 磷酸溶液 的质量浓度为 20， 酸水解的温度为 100， 时间为 0.5 小时， 水解完成后分离得到。
28、的酸水 解残渣和戊糖溶液， 用 10kg 水清洗所述酸水解残渣， 清洗液与所述戊糖溶液合并， 最后得 到 19.35kg 酸水解残渣 ( 含水量为 65左右， 半纤维素的绝干含量为 15.10、 木质素的绝 干含量为 31.79、 纤维素的绝干含量为 48.47 ) 和 80.63kg 戊糖溶液， 戊糖溶液的浓度 为 2.96。则半纤维素的提取率为 70。 0069 (2) 碱溶液提取碱木质素 0070 将本实施例步骤 (1) 得到全部酸水解残渣与氢氧化钠溶液混合， 按照液固体积比 为 20 1， 氢氧化钠的浓度为 0.8， 升温至 100， 经过 2 小时的蒸煮碱溶， 分离得到碱解 残渣和碱。
29、木质素溶液， 用 10kg 水清洗所述碱解残渣， 清洗液与所述碱木质素溶液合并 ； 最 终得到16.19kg碱解残渣(含水率65左右)， 碱木质素溶液的质量为136.05kg， 碱木质素 溶液中碱木质素的含量为 0.76， 碱木质素提取率为 41。 0071 (3) 纤维素酶解 0072 所述酶解的条件为 ： 纤维素酶为上述青霉素(Penicillium decumbens PD-G3-08) 培养得到的纤维素酶， 取步骤(2)所述碱溶液处理得到的残渣12.94kg作为纤维素底物， 按 照10FPU/g纤维素的添加量添加纤维素酶， 纤维素底物用量为125g/L， 在温度为45、 pH为 6、 。
30、搅拌转速为 200rpm 的条件下， 酶解转化 4 天， 整个酶解过程无需保压。得到的酶解残渣 为 11.15kg( 含水量为 65左右 )， 得到葡萄糖溶液， 质量为 45.33kg， 浓度为 3.89， 纤维 素的提取率为 47。 0073 (4) 循环处理 0074 将步骤 (3) 得到的全部酶解残渣返回步骤 (2) 进行第二次碱溶液处理， 第二次碱 溶液处理与本实施例中步骤 (2) 所述的碱溶液处理的条件相同 ； 得到 8.63kg 第二次碱解 说 明 书 CN 103045697 A 7 6/8 页 8 残渣 ( 含水率为 65左右 ) 和 78.36kg 碱木质素溶液， 碱木质素溶。
31、液中碱木质素的含量为 1.13 ； 则第二次碱木质素的提取率为 35 ； 0075 对所述第二次碱解残渣进行第二次酶解， 第二次酶解的条件与本实施例中步骤 (3) 中所述酶解的条件相同 ； 得到质量为 24.16kg、 浓度为 4.19的葡萄糖溶液， 则第二次 纤维素的提取率为 27。 0076 综上所述， 玉米芯的半纤维素的提取率为 70， 纤维素总的提取率为 74， 木质 素的总提取率为 76。 0077 实施例 3 0078 (1) 酸水解 0079 将 10.6kg 玉米芯打碎， 用水洗涤除尘， 然后用 80kg 磷酸溶液进行水解， 磷酸溶液 的质量浓度为 5， 酸水解的温度为 150。
32、， 时间为 1 小时， 水解完成后分离得到的酸水解 残渣和戊糖溶液， 用 10kg 水清洗所述酸水解残渣， 清洗液与所述戊糖溶液合并， 最后得到 20.02kg 酸水解残渣 ( 含水量为 65左右， 半纤维素的绝干含量为 16.05、 木质素的绝干 含量为 31.5、 纤维素的绝干含量为 47.97 ) 和 79.96kg 戊糖溶液， 戊糖溶液的浓度为 2.86。则半纤维素的提取率为 67。 0080 (2) 碱溶液提取碱木质素 0081 将本实施例步骤 (1) 得到全部酸水解残渣与氢氧化钠溶液混合， 按照液固体积比 为101， 氢氧化钠的浓度为5， 升温至40， 经6小时的蒸煮碱溶， 分离得。
33、到碱解残渣和 碱木质素溶液， 用 10kg 水清洗所述碱解残渣， 清洗液与所述碱木质素溶液合并 ； 最终得到 17.15kg 碱解残渣 ( 含水率 65左右 )， 碱木质素溶液的质量为 69.94kg， 碱木质素溶液中 碱木质素的含量为 1.34， 碱木质素提取率为 37。 0082 (3) 纤维素酶解 0083 所述酶解的条件为 ： 纤维素酶为上述青霉素(Penicillium decumbens PD-G3-08) 培养得到的纤维素酶， 取步骤(2)所述碱溶液处理得到的残渣12.94kg作为纤维素底物， 按 照 12FPU/g 纤维素的添加量添加纤维素酶， 纤维素底物用量为 80g/L， 。
34、在温度为 55、 pH 为 4、 搅拌转速为 100rpm 的条件下， 酶解转化 2 天， 整个酶解过程无需保压。得到的酶解残渣 为 11.58kg( 含水率为 65左右 )， 得到葡萄糖溶液， 质量为 81.02kg， 浓度为 2.41， 纤维 素的提取率为 52。 0084 (4) 循环处理 0085 将步骤 (3) 得到的全部酶解残渣返回步骤 (2) 进行第二次碱溶液处理， 第二次碱 溶液处理与本实施例中步骤 (2) 所述的碱溶液处理的条件相同 ； 得到 9.12kg 第二次碱解 残渣 ( 含水率为 65左右 ) 和 20.19kg 碱木质素溶液， 碱木质素溶液中碱木质素的含量为 4.2。
35、6 ； 则第二次碱木质素的提取率为 34 ； 0086 对所述第二次碱解残渣进行第二次酶解， 第二次酶解的条件与本实施例中步骤 (3) 中所述酶解的条件相同 ； 得到质量为 43.11kg、 浓度为 1.74的葡萄糖溶液， 则第二次 纤维素的提取率为 20。 0087 综上所述， 玉米芯的半纤维素的提取率为 67， 纤维素总的提取率为 72， 木质 素的总提取率为 71。 0088 实施例 4 说 明 书 CN 103045697 A 8 7/8 页 9 0089 (1) 酸水解 0090 首先将为11.12kg的麦秸秆(质量成分组成 ： 水分10.1、 纤维素44、 半纤维素 22.2、 木。
36、质素 17、 其它 6.7 ) 打碎， 用水洗涤除尘， 然后用硫酸溶液进行水解， 硫酸溶 液的质量浓度为 0.5， 进行酸水解的温度为 130、 压力为 0.27MPa， 时间为 3 小时， 水解 完成后分离得到的， 酸水解残渣和戊糖溶液得到的酸水解残渣用 10kg 水清洗后， 然后清洗 液与戊糖溶液合并， 最后得到 21.87kg 酸水解残渣 ( 含水量为 65左右， 半纤维素的绝干 含量为 11.61、 木质素的绝干含量为 22.03、 纤维素的绝干含量为 56.63 )， 戊糖溶液 78.1kg， 戊糖浓度为 2.02， 半纤维素提取率为 64。 0091 (2) 碱溶液提取碱木质素 0。
37、092 将本实施例步骤 (1) 得到全部的酸水解残渣与氢氧化钾溶液混合， 液固体积比为 5 1， 氢氧化钾的浓度为 3.0， 升温至 70， 经过 1 小时的蒸煮碱解， 分离得到碱解残渣 和碱木质素溶液， 用 10kg 水清洗所述碱解残渣， 清洗液与所述碱木质素溶液合并 ； 最终得 到 19.72kg 碱解残渣， 碱木质素溶液的质量为 36.21kg， 碱木质素溶液中碱木质素的含量为 1.88， 碱木质素提取率为 36。 0093 (3) 纤维素酶解 0094 所述酶解的条件同实施例2步骤(3)。 得到的酶解残渣为12.87kg(含水量为65 左右 )， 得到葡萄糖溶液， 质量为 55.21k。
38、g， 浓度为 4.34， 纤维素的提取率为 49。 0095 (4) 循环处理 0096 将步骤 (3) 中的全部酶解残渣返回步骤 (2) 中， 与新的酸水解残渣 ( 另一批麦秸 秆经过酸水解后得到的酸水解残渣 ) 合并后再进行再碱溶液处理， 碱溶液处理完成， 再进 行步骤 (3) 纤维素酶解， 然后再将酶解残渣返回步骤 (2) 中， 再次与新的酸水解残渣合并， 如此可以形成循环处理。 0097 采用上述方法对 111.2kg 麦秸杆进行处理， 最终得到半纤维素的提取率为 64， 纤维素的总提取率为 77， 木质素的总提取率为 78。 0098 通过实验发现， 酸溶液采用重量百分浓度为 30的。
39、弱酸时， 对木质素和纤维素的 破坏较小， 能实现本发明的目的。 而磷酸溶液的浓度为1时， 也能够实现本发明， 只是酸水 解所需要的时间和反应温度需要相应增加。 0099 对比例 1 0100 工艺和方法同实施例 1， 不同点在于步骤 (3) 纤维素酶解所用的纤维酶为市售纤 维素酶 ( 和氏璧生物技术有限公司、 4w 单位 )， 只进行一次纤维素酶解， 不进行步骤 (4) 的 循环处理， 得到质量为 46.51kg、 浓度为 2.58的葡萄糖溶液。纤维素的提取率为 32。 0101 对比例 2 0102 工艺和方法同实施例 2， 不同点在于步骤 (3) 纤维素酶解所用的纤维酶为市售纤 维素酶 (。
40、 和氏璧生物技术有限公司、 4w 单位 )， 只进行一次纤维素酶解， 不进行步骤 (4) 的 循环处理， 得到质量为 45.1kg、 浓度为 2.58的葡萄糖溶液。纤维素的提取率为 30。 0103 对比例 3 0104 工艺和方法同实施例 4， 不同点在于 ： 步骤 (3) 纤维素酶解所用的纤维酶为市售纤 维素酶 ( 和氏璧生物技术有限公司、 4w 单位 )， 只进行一次纤维素酶解， 不进行步骤 (4) 的 循环处理， 得到质量为 55.11kg、 浓度为 2.75的葡萄糖溶液。纤维素的提取率为 31。 说 明 书 CN 103045697 A 9 8/8 页 10 0105 显然， 上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例， 而并非对实施方式的限定。 对 于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或 变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或 变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 说 明 书 CN 103045697 A 10 1/1 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 103045697 A 11 。