用作用于生产糖的生物质的棉纺织物废料织物制造技术

含棉纺织物，诸如就寿命结束的棉纺织物而言的“垃圾”原料，可用于生产糖，而不需用于其他生物质，诸如谷物、草源或木材的相同类型的苛刻预处理。揭示一种用于由含棉纺织物废料织物生产糖的方法，其包括可选地对含棉纺织物进行机械预处理，用酸预处理对含棉纺织物进行预处理以形成浆料，使浆料冷却，向浆料中添加至少一种碱，向浆料中添加至少一种额外酸以原位形成缓冲液，添加水解酶，及可选地对浆料进行过滤。过滤。过滤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用作用于生产糖的生物质的棉纺织物废料织物


[0001]本专利技术是关于一种用于由含棉纺织物生产糖的方法。

技术介绍

[0002]生物质是生物衍生的原料，通常用以制造糖或其他附加值产品，此类糖或其他附加值产品继而可用于许多化学或物理过程。通常，生物质必须首先经预处理以打开围绕纤维素的保护壳，使得酶可穿透生物质且开始水解纤维素或淀粉链。现有生产来自诸如谷物、草源或木材的纤维素及淀粉乙醇的产业。此等生物质源需要土地来生长，且所获得的糖量比棉纺织物低得多。另外，此类源(或原料)通常需要苛刻预处理以从这些源获得糖。使用此类苛刻预处理又需要漂洗且中和原料。
[0003]因为棉(植株、茎、纤维等)需要强劲的预处理，所以棉尚未被真正视为高价值生物质原料。另外，棉通常具有较高结晶度，其使生物转化甚至更具挑战性。然而，呈纺织物形式的棉为90+％纯纤维素且之后为已经加工的葡萄糖，且若在消费品寿命结束时，则基本上是免费的生物加工原料。若利用寿命结束的棉服装替代生长的生物质用作原料，则除经济效益外也获得环境效益，只要方法的成本不过高即可。
[0004]纺织物棉或再循环纺织物棉定义为所收集的原材料(使用寿命结束时的衣物、来自服装行业的织物边角料、粉尘等)，其为废料且棉组分在性质上由超过90％纤维素(其可转化成糖)构成。
[0005]纺织物棉用于生产乙醇的用途根据出版物《利用棉基废纺织物生产乙醇(Ethanol Production from Cotton
‑
Based Waste Textiles)》(JEIHANIPOUR及TAHERZADEH MJ,生物资源技术,第100卷，第2期，2008年8月23日在线出版)得知。然而，所描述的方法(其提供特定化学预处理阶段)就产量而言不令人满意且需要使用浓缩产品，其使得该方法不太经济且难以以工业规模生产。另外，Jeihanipour的方法发现向棉废料施加的碱预处理比酸预处理更有效。最后，尽管在低温(
‑
20℃至0℃)下施加碱预处理提高水解效率，但在生产设施中提供便利可能不切实际。
[0006]类似地，已建议使用浓缩N
‑
甲基吗啉
‑
N
‑
氧化物(NMMO)作为溶剂以便对棉纺织物废料织物进行预处理，以破坏高度结晶纤维素聚合网。尽管已发现NMMO预处理有效，但采用该预处理因NMMO费用及所需大量方法步骤而成本高昂。
[0007]传统上，来自纤维素的糖的成本高，因此开发及商业化缓慢。对于由棉纺织物生产糖，已建议使用外来溶剂、高含量酸或低温下的高含量苛性碱。然而，此等建议并非现实解决方案，此是由于中和高含量酸或苛性碱所需的成本及额外材料，回收及再循环溶剂以及溶剂成本，及对于苛性碱，维持接近于冻结的温度。除中和酸或苛性碱外，经中和的组分需要进一步经漂洗。
[0008]因此需要用于由棉纺织物废料生产适用于生产乙醇或其他附加值产品的糖的成本较低、较不苛刻的方法。

技术实现思路

[0009]已发现来自织物的棉纺织物废料是用于生产作为可再生燃料源的生物乙醇的有前景的生物质。根据本专利技术，棉纺织物，诸如就寿命结束的棉纺织物而言的“垃圾”原料，可用于生产糖，而不需用于其他生物质，诸如谷物、草源或木材的相同类型的苛刻预处理。众所周知，棉具有较高结晶度[与此类其他生物质相比]，其使得获得极高产糖量具有挑战性。然而，尽管具有较高结晶度，但呈棉纺织物形式的棉仍可用于获得高产糖量。
[0010]本专利技术人发现一种用于由棉纺织物废料织物生产糖的方法。用于由棉纺织物废料织物生产糖的方法以弱酸预处理步骤开始，以使纤维素结构膨胀且允许酶可接近，接着进行纤维素的酶降解或水解(醣化)以生产糖(例如，葡萄糖)。不进行苛刻预处理。实际上，含棉纺织物经弱酸预处理，该弱酸转变成水解酶缓冲剂——其中缓冲pH帮助维持酶的功效。另外，不需要漂洗或中和或回收或复原强酸或碱或溶剂。
[0011]根据本专利技术，用于由含棉纺织物生产糖的方法包括：
[0012]a.可选地对该含棉纺织物进行机械预处理；
[0013]b.在高温下用酸预处理对该含棉纺织物进行预处理以形成棉浆料；
[0014]c.使来自(b)的该棉浆料冷却；
[0015]d.向来自(c)的该浆料中添加碱；
[0016]e.向该棉浆料中添加至少一种额外酸以原位形成缓冲液；
[0017]f.向经缓冲的棉浆料中添加至少一种水解酶以起始该浆料的酶水解；和
[0018]g.可选地对来自(f)的该浆料进行过滤以将水解物与棉残渣分离。
附图说明
[0019]图1显示基于棉残渣分析方法对32种棉纺织物废料样品中的各者测定的水解效率。100％棉聚酯样品以黑色轮廓/无填充柱显示，棉/聚酯混纺样品以带水平条纹的柱显示，棉/黏胶纤维/耐纶混纺样品以棋盘格柱显示，且内容未鉴别的样品以带对角朝上条纹的柱显示。
[0020]图2显示基于HPLC分析方法对32种棉纺织物废料样品中的各者测定的效率。100％棉聚酯样品以黑色轮廓/无填充柱显示，棉/聚酯混纺样品以带水平条纹的柱显示，棉/黏胶纤维/耐纶混纺样品以棋盘格柱显示，内容未鉴别的样品以带对角朝上条纹的柱显示，且100％聚酯样品以黑色填充柱显示。
[0021]图3显示基于Cube分析方法对32种棉纺织物废料样品中的各者测定的水解效率。100％棉聚酯样品以黑色轮廓/无填充柱显示，棉/聚酯混纺样品以带水平条纹的柱显示，棉/黏胶纤维/耐纶混纺样品以棋盘格柱显示，内容未鉴别的样品以带对角朝上条纹的柱显示，且100％聚酯样品以黑色填充柱显示。
[0022]图4显示经水解的100％棉废料样品的阶段，以其初始服装形式开始。
[0023]图5显示经水解的100％棉T恤的水解效率(所有方法)。
具体实施方式
[0024]本专利技术的方法由含棉纺织物获得高产糖量，而不需要苛刻预处理、中和或漂洗步骤。
[0025]根据本专利技术，用于由含棉纺织物生产糖的方法包括以下、基本上由以下组成或由以下组成：
[0026]a.可选地对该含棉纺织物进行机械预处理，其中机械预处理包括以下、基本上由以下组成或由以下组成：将该含棉纺织物分解；
[0027]b.在高温下用酸预处理对该含棉纺织物进行预处理以形成棉浆料；
[0028]c.使来自(b)的该棉浆料冷却；
[0029]d.向来自(c)的该浆料中添加至少一种碱；
[0030]e.向该棉浆料中添加至少一种额外酸以原位形成缓冲液；
[0031]f.向经缓冲的棉浆料中添加至少一种水解酶以起始该浆料的酶水解；和
[0032]g.可选地对来自(f)的该浆料进行过滤以将水解物与棉残渣分离。
[0033]在第一实施例中，用于由含棉纺织物生产糖的方法包括以下、基本上由以下组成或由以下组成：
[0034]a.可选地对该含棉纺织物进行机械预处理，其中机械预处理包括以下、基本上由以下组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于由含棉纺织物生产糖的方法，包括：a.可选地对所述含棉纺织物进行机械预处理，其中所述机械预处理包括将所述含棉纺织物分解；b.在高温下用酸预处理对所述含棉纺织物进行预处理以形成棉浆料；c.使来自(b)的所述棉浆料冷却；d.向来自(c)的所述浆料中添加至少一种碱；e.向来自(d)的所述浆料中添加至少一种额外酸以原位形成缓冲液；f.向来自(e)的经缓冲的浆料中添加至少一种水解酶以起始所述浆料的酶水解和g.可选地对来自(f)的所述浆料进行过滤以将水解物与残余棉粉分离。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述酸预处理包括添加至少一种弱酸。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少一种弱酸包括磷酸。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述至少一种碱包括强碱。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述至少一种碱包括氢氧化钠。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述至少一种水解酶是纤维素酶与β
‑
葡萄糖苷酶的组合。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其限制条件为所述方法不包括需要以下的预处理：因使用强酸或碱而进行中和、回收任何溶剂或预处理助剂或因需要在水解和/或酦酵之前移除组分的预处理而必要的漂洗步骤。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中步骤(b)中的所述高温是在约240℉至约410℉范围内，可选地在约250℉至约280℉范围内，可选地在约260℉至约270℉范围内，可选地在约265℉。9.一种用于由含棉纺织物生产糖的方法，包括：a.可选地对所述含棉纺织物进行机械预处理，其中所述机械预处理包括将所述含棉纺织物分解；b.在高温下用酸预处理对所述含棉纺织物进行预处理以形成棉浆料；c.使来自(b)的所述棉浆料冷却；d.向来自(c)的所述浆料中添加至少一种碱；e.向来自(d)的所述浆料中添加至少一种额外酸以原位形成缓冲液；f.向来自(e)的经缓冲的浆料中添加至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：美国棉花公司，
类型：发明
国别省市：