一种木质纤维原料预水解糖液的脱毒方法技术

本发明专利技术公开了一种木质纤维原料预水解糖液的脱毒方法，以稀硫酸蒸汽爆破预处理后得到预水解糖液浓缩液为原料，以离子液体作为萃取剂去除木质纤维原料预水解糖液浓缩液中的发酵抑制物；其中，所述的离子液体类型为二取代咪唑阳离子型离子液体。本发明专利技术采用有机离子液体萃取处理木质纤维原料预水解糖液浓缩液，结果发现，在损失少量可发酵性糖的基础上，预水解糖液浓缩液中甲酸去除率为64.54 %，乙酸去除率54.88 %，乙酰丙酸、糠醛的去除率100 %，羟甲基糠醛87.08 %，总酚去除率70.44 %。在相同时间内，糖利用率提高了74.34 %，乙醇产量提高了82.91 %，发酵周期缩短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属木质纤维原料生物降解或生物转化生产燃料乙醇、化工平台化合物和其 它生物基产品等
，具体涉及一种新型绿色木质纤维原料预水解糖液的脱毒方法。
技术介绍
中国作为一个农业大国，有着丰富的可再生生物资源，发展木质纤维原料制取燃 料乙醇被认为是最有应用前景的生物质能源之一。纤维素生物炼制燃料乙醇要经过原料预 处理、纤维素酶水解和单糖发酵这三个关键技术环节。木质纤维原料主要是由纤维素、半纤 维素和木质素组成的结构致密的超分子复合体，其对纤维素酶的可及度很低，木质纤维原 料在纤维素酶水解前必须进行预处理，预处理方法分为物理法、化学法、物理化学法和生物 法。但是不管采用何种预处理方法都不可避免地产生抑制物，抑制物主要弱酸类物质（甲 酸、乙酸和乙酰丙酸）、呋喃类物质（糠醛、5-羟甲基糠醛）和酚类物质等，这些抑制物严重 影响了后续的酵母乙醇发酵，为了提高后续发酵效率，有效脱除发酵抑制物即"脱毒"是改 善发酵性能的必需步骤。 木质纤维原料的脱毒方法很多，主要包括蒸汽汽提、活性炭吸附、氢氧化钙过中和 法、电渗析、离子交换、漆酶处理等，然而这些脱毒方法普遍存在着单一脱毒方法效果差、脱 毒过程中造成二次污染、且可发酵糖损失严重等缺点。因此寻找一种脱毒效果好，绿色环保 且操作条件简单，可用于脱除木质纤维原料预水解糖液中的大部分抑制物的脱毒方法，实 现木质纤维原料的高效利用十分必要。 尚子液体（ionic liquids，ILs)又称室温尚子液体，由有机阳尚子和阴尚子组成， 阴阳离子具有许多可能的组合，可以根据特定要求进行设计。与有机溶剂不同，离子液体同 时存在极性区和非极性区，因而对有机物、无机物、生物大分子、气体等都有较好的溶解性。 在萃取分离领域，离子液体由于其液态范围宽，不挥发，结构可调控，对目标物具有一定选 择性，被认为是一种可替代传统溶剂的新型绿色溶剂，在天然活性成分的萃取研宄中，通过 设计阳离子结构、取代基、取代位和组成以及阴离子，可以获得理想的离子液体，从而达到 离子液体对目标产物的选择性萃取。
技术实现思路
专利技术目的：针对木质纤维原料预水解糖液中发酵抑制物对微生物生长的强抑制作 用，提供一种木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，以期能够有效去除木质纤维原 料预水解糖液浓缩液中大部分发酵抑制物。同时，在脱毒的过程中，能够尽可能不损失或损 失较少的可发酵性糖。 技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下： -种木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，其特征在于，以稀硫酸蒸汽爆 破预处理后得到的预水解糖液浓缩液为原料，以离子液体作为萃取剂去除木质纤维原料 预水解糖液浓缩液中的发酵抑制物，萃取剂与预水解糖液浓缩液之比（体积比，下同）为 3:1~3:1 ;其中，离子液体为二取代咪唑阳离子型离子液体。 所述的二取代咪唑阳离子型离子液体的阳离子选自1- 丁基-3-甲基咪唑、1-己 基-3-甲基咪唑、1-辛基-3-甲基咪唑，阴离子选自六氟磷酸盐根离子、四氟硼酸盐根离子。 所述的咪唑阳离子型离子液体为1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。 所述的木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，萃取平衡时间为1〇~ 60min〇 所述的木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，萃取温度为30~40°C。 所述的木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，萃取转速为100~200r/ min〇 所述的木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，离子液体与预水解糖液浓缩 液比为1:1~3:1。 所述的木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，预水解糖液浓缩液的pH为 1~4〇 本专利技术以不同烷基链长度的咪唑为阳离子（Cnmim，η = 4,6,8)，以六氟磷酸盐根离 子（PF6O、四氟硼酸盐根离子（BF4O为阴离子，设计不同的离子液体，分别为1-丁基-3-甲 基咪挫六氟磷酸盐 、1-己基-3-甲基咪挫六氟磷酸盐 、1_辛 基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 、1_己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 、 1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 ，离子液体水洗饱和后对预水解糖液浓缩液 脱毒。 离子液体的水洗方法为，将离子液体与蒸馏水按相比1:1混合置于摇床内，30°C、 150r/min条件下反应20min。水洗结束后将水与离子液体混合相4000r/min，离心10min， 离心结束后，收集离子液体，将水饱和的离液体作为萃取剂。 木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法具体为，将水饱和的离子液体于预水 解糖液浓缩液按相比3:1~1:3混合置于摇床内，pH 1~10下，20~40°C、50~250r/min 条件下反应10~80min。反应结束后，静置，分层后，分别收集萃取相与萃余相。 脱毒后的木质纤维原料预水解糖液浓缩液补加酸或碱，调至适当pH值，补加相应 营养盐，加入相应菌种发酵即可制备相应的化学品，如乙醇或有机酸等。所述的酸、碱，可以 是硫酸，氢氧化钠等。 有益效果：与现有技术相比，本专利技术采用新型绿色溶剂对木质纤维原料预水解糖 液浓缩液进行脱毒处理，去除了大部分发酵抑制物，从而提高了木质纤维原料预水解糖液 浓缩液的发酵性能。其中，甲酸去除率为64. 54%，乙酸去除率54. 88%，乙酰丙酸、糠醛的 去除率100%，5-羟甲基糠醛87. 08%，总酚去除率70. 44%。采用活性炭吸附去除残留离 子液体后进行乙醇发酵，与未经脱毒处理的木质纤维原料预水解糖液浓缩液相比，微生物 对木质纤维原料预水解糖液浓缩液的利用速率大幅度提高，发酵周期缩短，在相同时间内， 糖利用率提高了 74. 34%，乙醇产量提高了 82. 91 %，显示了离子液体萃取-活性炭吸附相 耦合的方法对预水解糖液浓缩液脱毒的优异性能，为预水解糖液浓缩液脱毒提供了一个新 途径。【附图说明】当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木质纤维原料预水解糖液浓缩液的脱毒方法，其特征在于，以稀硫酸蒸汽爆破预处理后得到的预水解糖液浓缩液为原料，以离子液体作为萃取剂去除木质纤维原料预水解糖液浓缩液中的发酵抑制物，萃取剂与预水解糖液浓缩液体积之比为3:1~3:1；其中，离子液体为二取代咪唑阳离子型离子液体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱均均，杨金龙，荣亚运，高露，陈欣，张宇康，勇强，徐勇，欧阳嘉，赖晨欢，李鑫，余世袁，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32