專利名稱：一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法
技術領域：
本發明涉及ー種預處理燃料酒精原料的方法。
背景技術：
秸桿主要由纖維素、半纖維素和木質素組成。秸桿纖維素微細纖維由秸桿中的數個纖維素分子之間通過氫鍵和范德華力接合而成，構成纖維素微細纖維的纖維素稱為結晶性纖維素，其它纖維素稱為非結晶纖維素。纖維素是D-吡喃葡萄糖基以￠-1, 4糖苷鍵聯結而成的線狀高分子化合物。半纖維素是由多種糖基(木糖基、葡萄糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基和鼠李糖基等)，糖醛酸基(半乳糖醛酸基和葡萄糖醛酸基等)和こ酞基所組成，與纖維素纏繞在一起。秸桿中的木質素是由苯基丙烷結構単元通過醚鍵和碳-碳鍵聯接而成的芳香族高分子化合物。秸桿的復雜結構和纖維素的結晶區形成一種堅固的天然屏障，阻礙纖維素酶的進入，使得生物降解難于迅速進行。因此人們不得不借助化學的、物理 的方法進行預處理，使纖維素與木質素、半纖維素等分離，使纖維素內部氫鍵打開，使結晶纖維素成為無定型纖維素，以及進一歩打斷部分￠-1,4-糖苷鍵，降低聚合度，改變天然纖維素的結構，破壞纖維素-木質素-半纖維素之間的連接，降低纖維素的結晶度以及提高基質的孔隙率。因此預處理是生物轉化的關鍵步驟，影響整個纖維素酒精生產過程.高效、便捷的預處理技術是木質纖維素原料生產燃料こ醇的關鍵所在。微波是頻率為300MHz 300GHz的電磁波，波長為Imm lm，介于紅外與無線電波之間，屬于高頻電磁波，微波加熱基本上都屬于偶極子極化加熱方式。微波預處理具有減少生產費用、縮短エ藝流程、不污染環境等優點，但現有的秸桿微波預處理技術還存在著明顯的不足之處(1)由于常壓微波的加熱速度非常快，對秸桿類物質進行處理過程中，秸桿類物質內部溫度瞬時升高，容易對物料產生過熱或燒傷的焦糊想象，影響纖維素的酶解，為此目前常壓微波預處理技術采用的固液比為I :(40-100)，用水量過大，相應的成本升高；(2)物料溫度一般在超過170-190°C時，纖維素的酶解率才能達到85%以上，因此在加壓微波預處理過程中產生的中間產物對纖維素酶及釀酒酵母的抑制作用大，進而影響葡萄糖轉化率和こ醇產率。

發明內容
本發明是要解決現有微波預處理燃料酒精原料的方法成本高，處理過程中產生的中間產物對纖維素酶及釀酒酵母的抑制作用大，進而影響葡萄糖轉化率和こ醇產率的問題，而提供一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法。本發明的變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法按以下步驟進行一、將基質粉末放入60_80°C的烘箱中烘干至恒重，取干燥后的基質粉末5g_10g，粉碎成顆粒小于40目的粉末；ニ、在步驟一中得到的顆粒小于40目的粉末中加入蒸餾水，固液比為I : (5-20)，得到粉末與蒸餾水的混合物；
三、將步驟ニ中得到的粉末與蒸餾水的混合物放入微波處理器中在70_80°C下進行真空微波處理，絕對壓カ為0. 3atm-0. 7atm,姆_ lmin-2min微波處理I次，姆次處理lmin-2min,共處理5次，即完成燃料酒精原料的預處理。本發明效果本發明方法的反應溫度低，能耗小，反應時間短，節省了成本。本發明是在一定的真空度下對基質粉末進行處理，在此條件下，蒸餾水氣化溫度低，對基質粉末的處理溫度在100°C以下，產生的糠醛、羥甲基糠醛等中間產物對纖維素酶及釀酒酵母的抑制作用小，進而提高葡萄糖轉化率和こ醇產率。采用本發明方法處理后葡萄糖轉化率為50%-55%，理論こ醇產率為77%-85%。
具體實施方式

具體實施方式
一本實施方式變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法按以下步驟進行一、將基質粉末放入60_80°C的烘箱中烘干至恒重，取干燥后的基質粉末5g_10g，粉碎成顆粒小于40目的粉末；ニ、在步驟一中得到的顆粒小于40目的粉末中加入蒸餾水，固液比為I :(5_20)，得到粉末與蒸餾水的混合物；
三、將步驟ニ中得到的粉末與蒸餾水的混合物放入微波處理器中在70_80°C下進行真空微波處理，絕對壓カ為0. 3atm-0. 7atm,姆_ lmin-2min微波處理I次，姆次處理lmin-2min,共處理5次，即完成燃料酒精原料的預處理。本實施方式步驟ニ所述的固液比為顆粒小于40目的粉末的質量(g)與蒸餾水的體積(mL)比。本實施方式步驟三所述的微波處理器的型號為美國CEM公司生產的Mars5高通量密閉微波消解系統(微波消解儀)，微波頻率450MHz。
具體實施方式
ニ 本實施方式與具體實施方式
一不同點在于步驟一中基質粉末為甘蔗渣粉、稻殼粉和秸桿粉中的一種或其中幾種的混合物。其它組成和步驟與具體實施方式
一相同。當基質粉末為混合物時，各組分之間按任意比混合。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或ニ不同點在于步驟ニ中固液比為I :(7. 5-12. 5)。其它組成和步驟與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一或ニ不同點在于步驟ニ中固液比為1:10。其它組成和步驟與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同點在于步驟三中將粉末與蒸餾水的混合物放入微波處理器中在75°C下進行真空微波處理。其它組成和步驟與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同點在于步驟三中絕對壓カ為0. 5atm。其它組成和步驟與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同點在于步驟三中每隔Imin微波處理I次，毎次處理lmin。其它組成和步驟與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同點在于步驟三中每隔2min微波處理I次，毎次處理2min。其它組成和步驟與具體實施方式
一至七之一相同實施例變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法按以下步驟進行一、將基質粉末放入80°C的烘箱中烘干至恒重，取干燥后的基質粉末10g，粉碎成顆粒小于40目的粉末；ニ、在步驟一中得到的顆粒小于40目的粉末中加入蒸餾水，固液比為I :10，得到粉末與蒸餾水的混合物；三、將步驟ニ中得到的粉末與蒸餾水的混合物放入微波處理器中在80°C下進行真空微波處理，絕對壓カ為0. 5atm,姆隔Imin微波處理I次,姆次處理lmin,共處理5次，即完成燃料酒精原料的預處理。
為驗證本實施例的效果，運用稀酸水解法、蒸汽爆破法和堿石灰法分別對秸桿粉進行預處理，得到的結果如表I所示。表I變頻真空微波預處理與其他預處理方法主要參數的比較
.,I, ., , f 絕對fk力 I lk!、y:Wln|
預處觀方法加劑溫度(t)
I a細)(mtn)
烯酸水鮮法0.5%-3.0% 稀 fili 酸130-200 3-152-30
蒸汽爆破法水190-200 6-1510-30
Si ィ f Ic 法0.05-OJ5gCa(OH),k 物 100i-6I-Sli
變I!真空微波處Jf水800.55從表I可以看出，變頻真空微波預處理與其他處理方式相比不需要添加剤，反應的溫度、壓強與其它處理方式相比要求較低，能耗小，反應時間短，相應節省了成本。表2不同微波預處理方法的比較
廠時_溫度絕對Hi力rI
,W液比葡萄糖轉化率乙醉產舉
常 IK微波 <20 II1:4049.1%76%
加 Ik 微波 S 130 2.71:1050.9%72%
變頻 ft 空微波 5 800.51:1051.26%80%由表2可以看出，本實施例的變頻真空微波預處理比傳統的常壓微波處理方式時間短，固液比低；比傳統的加壓微波溫度低、壓カ小，使得エ藝成本降低，同時在預處理過程中產生的對纖維素酶和釀酒酵母的抑制作用小，使得葡萄糖轉化率和こ醇產率高于常壓微波和加壓微波預處理。
權利要求
1.一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，其特征在于變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法按以下步驟進行 一、將基質粉末放入60-80°C的烘箱中烘干至恒重，取干燥后的基質粉末5g-10g，粉碎成顆粒小于40目的粉末； 二、在步驟一中得到的顆粒小于40目的粉末中加入蒸餾水，固液比為I: (5-20)，得到粉末與蒸餾水的混合物； 三、將步驟二中得到的粉末與蒸餾水的混合物放入微波處理器中在70-80°C下進行真空微波處理，絕對壓力為0. 3atm-0. 7atm,每隔lmin_2min微波處理I次，每次處理lmin-2min,共處理5次，即完成燃料酒精原料的預處理。
2.根據權利要求I所述的一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，其特征在于步驟一中基質粉末為甘蔗渣粉、稻殼粉和秸桿粉中的一種或其中幾種的混合物。
3.根據權利要求I或2所述的一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，其特征在于步驟二中固液比為I :(7. 5-12. 5)。
4.根據權利要求I或2所述的一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，其特征在于步驟二中固液比為I :10。
5.根據權利要求4所述的一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，其特征在于步驟三中將粉末與蒸餾水的混合物放入微波處理器中在75°C下進行真空微波處理。
6.根據權利要求5所述的一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，其特征在于步驟三中絕對壓力為0. 5atm。
7.根據權利要求6所述的一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，其特征在于步驟三中每隔Imin微波處理I次,每次處理lmin。
8.根據權利要求6所述的一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，其特征在于步驟三中每隔2min微波處理I次，每次處理2min。
全文摘要
一種變頻真空微波預處理燃料酒精原料的方法，涉及一種預處理燃料酒精原料的方法。本發明是要解決現有微波預處理燃料酒精原料的方法成本高，處理過程中產生的中間產物對纖維素酶及釀酒酵母的抑制作用大，進而影響葡萄糖轉化率和乙醇產率的問題。方法如下一、將基質粉末烘干至恒重，粉碎成顆粒小于的40目粉末；二、在粉末中加入蒸餾水，得混合物；三、將混合物放入微波處理器中進行真空微波處理，即完成燃料酒精原料的預處理。本發明方法的成本低，產生的中間產物對纖維素酶和釀酒酵母的抑制作用小，進而提高葡萄糖轉化率和乙醇產率。該制備方法適用于酒精的工業化生產。
文檔編號C12P7/10GK102758374SQ20121025964
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者馮玉杰, 李冬梅, 譚羽非, 韓沐昕 申請人:哈爾濱工業大學