一種苦草生物質發酵糖液的製備方法
2023-05-18 03:03:41
一種苦草生物質發酵糖液的製備方法
【專利摘要】本發明屬於生物質能源領域，涉及一種苦草生物質發酵糖液的製備方法。本發明提出的製備方法是將苦草水解，具體工藝包括苦草洗淨、粉碎、金屬鹽催化水解等。本發明提出的苦草生物質發酵糖液的製備方法具有以下優點：（1）原材料來源廣；苦草為河底自然生長的水草，不佔用耕地面積，使得苦草生物質發酵糖液的生產成本低；（2）製備工藝簡單；對儀器設備及場地的依賴性低，適合大規模的推廣和應用；（3）綠色環保；生產過程幾乎不產生對環境有害的廢水、廢渣和廢氣，也無需微生物發酵。本發明製備的苦草生物質發酵糖液可用於生產酒精的原料，市場前景廣闊。
【專利說明】一種苦草生物質發酵糖液的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物質能源【技術領域】，具體涉及一種苦草生物質發酵糖液的製備方法。
【背景技術】
[0002]利用生物質材料製取乙醇對緩解能源危機與環境惡化有重要的意義(生物質化學工程，2012，46 (3)，39-44)。生物質材料主要由纖維素、半纖維素和木質素組成，其中纖維素與半纖維素是可發酵糖的主要來源。由於木質纖維材料組成的複雜性、連接的緊密性和木質化的剛性結構給纖維素和半纖維素的徹底水解帶來了很多困難，因此木質纖維材料水解轉化為可發酵糖的低效率和高成本是生物乙醇商業化生產過程的瓶頸。預處理在一定程度上解除了由3種天然高分子組成的天然屏障，增加了纖維素和半纖維素的可及性。但在酶水解過程中，由於部分纖維素酶和半纖維素酶不可逆的以無效吸附的方式吸附在底物特別是木質素表面會導致酶活性的損失，此外纖維素本身的結晶結構和半纖維素結構的複雜性也是導致水解效率低的重要因素。基於上述原因，往往需要增加酶劑量來提高水解得率，最終導致酶製劑成本較高。
[0003]苦草是水生植物，具匍匐莖，白色，光滑，先端芽淺黃色。葉基生，線形或帶形，綠色或略帶紫紅色。萼片3片，大小不等，成舟形浮於水上，中間一片較小，中肋部龍骨狀，向上伸似帆。產於我國吉林、河北、陝西、山東、江蘇、安徽、浙江、江西、福建、臺灣、湖北、湖南、廣東、廣西、四川、貴州、雲南等地。目前對苦草的綜合利用尚處於起步階段，主要作為環境修復的水生植物，未見有將其作為能源原料的報導。
[0004]本發明的創新性在於:(I)首先將苦草作為生物質能源的原材料，製備苦草生物質發酵糖液；(2)運用無機金屬鹽催化水解製糖技術，避免使用酶催化製糖工藝，糖得率超過85% ；(3)工藝簡單，製備成本低，有利於相關技術的推廣和應用。
【發明內容】
[0005]本發明屬於生物質能源領域，涉及一種苦草生物質發酵糖液的製備方法。本發明提出的製備方法是將苦草水解，具體工藝包括苦草洗淨、粉碎、金屬鹽催化水解等。本發明提出的苦草生物質發酵糖液的製備方法具有以下優點:(I)原材料來源廣；苦草為河底自然生長的水草，不佔用耕地面積，使得苦草生物質發酵糖液的生產成本低；(2)製備工藝簡單；對儀器設備及場地的依賴性低，適合大規模的推廣和應用；(3)綠色環保；生產過程幾乎不產生對環境有害的廢水、廢渣和廢氣，也無需微生物發酵。本發明製備的苦草生物質發酵糖液可用於生產酒精的原料，市場前景廣闊。
[0006]本發明提出的苦草生物質發酵糖液的製備方法，其特徵在於:
[0007]I)清潔苦草:將苦草漂洗、烘乾；
[0008]2)苦草粉碎:將清潔後的苦草乾燥，置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒；[0009]3)金屬鹽催化水解:將粉碎後的苦草與金屬鹽水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至120~180°C，反應I~6小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；其中苦草與金屬鹽水溶液的料/液比為1/10~1/50 (重量(g)/體積(mL));其中金屬鹽水溶液中金屬鹽為A1C13、CuCl2, NiCl2, FeCl2之一種，金屬鹽的質量濃度為I~5%。
[0010]取出適量糖液煮沸、滅活，並適度稀釋，用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，並計算糖得率。
【具體實施方式】
[0011]下面通過實施例進一步描述本發明
[0012]實施例1
[0013]將苦草收割，用自來水洗淨，烘乾，將清潔後的苦草置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒；
[0014]將5g粉碎後的苦草與50mL濃度為1%的AlCl3水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至120°C，反應I小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，並計算糖得率為38%。
[0015]實施例2
[0016]將苦草收割，用自來水洗淨，烘乾，將清潔後的苦草置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒；
[0017]將5g粉碎後的苦草與250mL濃度為5%的CuCl2水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至18 0°C，反應4小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，並計算糖得率為78%。
[0018]實施例3
[0019]將苦草收割，用自來水洗淨，烘乾，將清潔後的苦草置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒；
[0020]將5g粉碎後的苦草與200mL濃度為3%的NiCl2水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至160°C，反應6小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，並計算糖得率為85%。
[0021]實施例4
[0022]將苦草收割，用自來水洗淨，烘乾，將清潔後的苦草置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒；
[0023]將5g粉碎後的苦草與150mL濃度為2%的FeCl2水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至140°C，反應6小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，並計算糖得率為87%。
[0024]實施例5
[0025]將苦草收割，用自來水洗淨，烘乾，將清潔後的苦草置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒；
[0026]將5g粉碎後的苦草與IOOmL濃度為2.5%的CuCl2水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至180°C，反應3小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，並計算糖得率為88%。[0027]實施例6
[0028]將苦草收割，用自來水洗淨，烘乾，將清潔後的苦草置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒；
[0029]將5g粉碎後的苦草與160mL濃度為4%的FeCl2水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至120°C，反應4小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；用DNS比色定糖法測定發酵糖含量，並計算糖得率為67%。
[0030]實施例7
[0031]將苦草收割，用自來水洗淨，烘乾，將清潔後的苦草置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒；
[0032]將5g粉碎後的苦草與120mL濃度為3%的AlCl3水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至150°C，反應3小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；用DNS比色定糖法測定發酵糖含量 ，並計算糖得率為72%。
【權利要求】
1.一種苦草生物質發酵糖液的製備方法，其特徵在於: 1)清潔苦草:將苦草漂洗、烘乾； 2)苦草粉碎:將清潔後的苦草乾燥，置於粉碎機中，粉碎成粒徑為20~100目的顆粒； 3)金屬鹽催化水解:將粉碎後的苦草與金屬鹽水溶液混合，調節pH值為4~6，在不鏽鋼反應釜中加熱至120~180°C，反應I~6小時，冷卻，過濾，得苦草生物質發酵糖液；其中苦草與金屬鹽水溶液的料/液比為1/10~1/50 (重量(g)/體積(mL));其中金屬鹽水溶液的金屬鹽為 A1C13、CuCl2, NiCl2, FeCl2之一種，金屬鹽的質量濃度為I~5%。
【文檔編號】C13K13/00GK103468833SQ201310366778
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】藍碧健 申請人:太倉碧奇新材料研發有限公司