一种制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的方法，属于制浆造纸和生物化工技术领域，提出了解决制浆造纸厂固废污染的一种方法，同时兼顾了纤维素、半纤维素和木素的综合利用。该方法以制浆造纸厂备料固体废弃物为原料，先进行粗粉碎，过筛，然后与氢氧化钠溶液混合进行球磨处理，离心后收集液相和固相；固相加水稀释，调节pH值后加入纤维素酶进行酶解，得到糖液；糖液加入营养盐，调节pH并高温灭菌冷却后，接入酿酒酵母菌进行发酵，得到乙醇溶液，乙醇溶液经蒸馏制得乙醇产品；蒸馏后余液加入木聚糖酶进行酶解，得到低聚木糖溶液，低聚木糖溶液经活性炭柱过滤，再经过浓缩干燥制得低聚木糖饲料添加剂产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于制浆造纸和生物化工
，特别涉及一种制浆造纸厂备料固体废弃物制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的方法。
技术介绍
据中国造纸协会的调查资料，2012年全国纸及纸板生产量10250万吨，中国已成为世界第一造纸大国。但是制浆造纸工业在生产的同时会产生大量的固体废弃物，对环境带来不利的影响。这些固体废弃物主要来源于植物纤维原料制浆的备料工段，废纸造纸筛选及浮选工段，以及污水处理工段等。其中制浆过程备料段产生的木屑、麦渣、苇末和制浆段产生的浆渣等，有机成分一般较高，其中纤维素含量约占20％～50％，半纤维素约占10％～30％，木素约占10％～20％。据估计，备料段固体废弃物占纸浆产量的20％左右，由此可见其年产量相当可观。长期以来，这些固体废物的利用技术水平较低，绝大多数都是采取直接填埋和锅炉焚烧的处理办法。其中填埋法既占用大量土地，又可能对土壤、地下水资源造成严重污染，亟待改进。焚烧法可以利用固废产生的热能，近些年各大造纸企业纷纷采用，但在焚烧过程中也会释放出各种气体，造成一定程度的大气污染，另外产生的灰烬也需要进行后续处理，而且从产生的效益来看，焚烧还是一种较为低级的固废处理方式。开展制浆造纸固体废弃物的减量化、无害化和资源化综合利用技术的深入研究具有非常重要的意义。生物乙醇是来自可再生资源的液态燃料，具有清洁、安全等优点，以淀粉作物为原料的第一代生物乙醇的生产工艺已经成熟，欧美等一些国家已经形成了较完善的产业链。以秸秆、木屑、农作物壳皮为原料的第二代生物乙醇越来越受到关注，在第二代生物燃料技术方面处于领先地位的是美国、欧洲和巴西。与秸秆、木屑、农作物壳皮等原料相比，制浆造纸厂固体废弃物中的纤维原料更加廉价易得，而且对于固废处理意义重大。天然的低聚木糖存在于水果、蔬菜、牛乳、蜂蜜中，含量很低；目前生产原料多为玉米芯、麦麸、稻壳、玉米秸秆，但从制浆造纸备料固废中生产低聚木糖产品未见报道。其作为饲料添加剂主要表现在极好的促进肠道双歧杆菌增殖；很难为体内消化液所分解，提高排便速度；酸、热稳定性好，易于加工储存；减少有毒发酵产物和有害细菌的产生，增强免疫力；有效摄入量少；减少血氨浓度，增加矿物质吸收等功能。山东龙力生物科技股份有限公司利用玉米秸秆生产低聚木糖及乙醇产品，并获得相关专利，但未涉及到制浆造纸备料固废原料。华侨大学公开了专利技术专利“从麦糟中同时制备阿魏酸、低聚木糖及乙醇的方法”(申请号201210330376.X)，涉及一种从麦糟中同时制备阿魏酸、低聚木糖及乙醇的方法，但该方法除未涉及制浆造纸备料固废外，而且方法中需要用乙醇蒸煮，与本方法相差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用制浆造纸厂备料固废制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的方法，同时解决制浆造纸厂备料固废的处理问题，提高了纤维原料的综合利用率。本专利技术技术方案的具体步骤如下：1.将制浆造纸备料固废进行粗粉碎，过筛，保留40～80目之间的物料；2.将过筛后的物料与浓度为0～1％的氢氧化钠溶液按照固液比1∶(5～15)混合，在常温、转速为500～800r/min条件下球磨1～8h，离心处理，分别收集液相和固相；3.向固相中加水稀释，使其浓度为1～10％，并用醋酸调节至pH值为4.5～5.5，加入纤维素酶，加入量为100～500U/g固含量，控制反应体系温度为48～53℃，在转速为100～150r/min的条件下酶解24～72h，得到糖液；4.糖液加入营养盐(NH4)2SO41g/L、MgSO41g/L、KH2PO42g/L，调节pH值为6.5～7.5，高温灭菌20分钟并冷却后，接入酿酒酵母菌，接种量为0.1～1％还原糖量，控制反应体系温度为33～38℃，在转速为100～150r/min的条件下发酵24～72h，得到乙醇溶液；5.将乙醇溶液在温度75～80℃下蒸馏制得乙醇产品；6.蒸馏后余液加入木聚糖酶，加入量为50～300U/g固含量，控制反应体系温度为40～50℃，转速为100～200r/min的条件下酶解4～12h，制得低聚木糖溶液；7.低聚木糖溶液经活性炭柱过滤脱色后，再经过蒸发浓缩干燥制得低聚木糖饲料添加剂产品。本专利技术所述的制浆造纸备料废渣指苇末、稻麦草屑、木屑、树皮、竹屑、蔗髓等。本专利技术具有如下优点：1.本专利技术所用的原料为制浆造纸厂的备料固体废弃物，可以部分解决制浆造纸厂的固废污染问题，同时为当前的能源危机提供了一个可行性方案。2.球磨预处理后分离出的液相可重新回用于预处理过程，待浓度高于一定值时可以并入到制浆造纸厂的黑液碱回收系统。3.本专利技术采用的工艺简单，能耗低，乙醇得率高，能同时兼顾纤维素、半纤维素和木素的综合利用，除燃料乙醇外，还可以制备优良的饲料添加剂。附图说明附图为本专利技术制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的工艺流程图。具体实施方式下列叙述结合具体实施例对本专利技术做了进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例1取一定量芦苇浆厂湿法备料废渣苇末，其纤维素、半纤维素含量分别为52.8％、19.3％，在粉碎机中粉碎至40目。按照固液比1∶10的条件下将粉末与1％NaOH混合，在常温、转速为700r/min条件下采用球磨机球磨4h，球磨后将物料在5000rpm的离心机中离心10分钟，收集液相与固相。液相重新回用，待达到一定浓度后进入碱回收系统回收碱及热量。将固相加水调节至浓度为7.5％，并用醋酸调节pH值为5.5，按照用量为500U/g固含量的量向料液中加入纤维素酶，控制反应体系温度为50℃，在转速为150r/min的条件下酶解24h，离心得到糖液及木素残渣，残渣中木素含量为42％。糖液加入营养盐后，调节适宜pH值为7，高温灭菌20分钟并冷却后，按照1％还原糖量的接种量接入酿酒酵母菌，控制反应体系温度为35℃，转速为150r/min的条件下发酵24h，制得乙醇溶液。将乙醇溶液在温度75～80℃下蒸馏得到乙醇产品，检测乙醇产量为15.1g/100g原料。在蒸馏母液中加入200U/g固含量的木聚糖酶，控制反应体系温度为45℃，转速为150r/min的条件下酶解6h，制得低聚木糖溶液。低聚木糖溶液经活性炭柱过滤脱色后，经过蒸发浓缩干燥即得到低聚木糖饲料添加剂产品，产量为17.5g/100g原料(低聚木糖含量45％)。实施例2取一份干燥的草浆厂备料废渣麦草屑，其纤维素含量为49.5％，半纤维素含量21.0％，在粉碎机中粉碎至40目。按照固液比1∶15的条件下将粉末与0.2％NaOH混合，在常温转速为500r/m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备乙醇及低聚木糖饲料添加剂的方法，其特征在于：以制浆造纸厂备料固体废弃物为原料，先进
行粗粉碎，过筛，然后与氢氧化钠溶液混合进行球磨处理，离心后收集液相和固相；固相加水稀释，调节
pH值后加入纤维素酶进行酶解，得到糖液；糖液加入营养盐，调节pH并高温灭菌冷却后，接入酿酒酵母
菌进行发酵，得到乙醇溶液；乙醇溶液蒸馏制得乙醇产品；蒸馏后余液加入木聚糖酶进行酶解，得到低聚
木糖溶液；低聚木糖溶液经活性炭柱过滤，再经过浓缩干燥制得低聚木糖饲料添加剂产品；所述制浆造纸
厂备料固体废弃物指苇末、稻麦草屑、木屑、树皮、竹屑、蔗髓；粉碎过筛目数范围为20～80目；混合球
磨过程氢氧化钠溶液浓度为0.1～1％，固液比为1∶(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐明，张升友，冯文英，苏振华，曹瀛戈，王承亮，张羽，
申请(专利权)人：中国制浆造纸研究院，
类型：发明
国别省市：