一種植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源領(lǐng)域，涉及一種植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將藤蔓水解，具體工藝包括藤蔓洗凈、粉碎、銨鹽處理及草酸鈣催化水解等。本發(fā)明提出的植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）成本低，原材料來(lái)源廣；（2）制備工藝簡(jiǎn)單，投入少，適合大規(guī)模的推廣和應(yīng)用；（3）避免微生物酶發(fā)酵制糖工藝的不確定性，降低了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；（4）糖轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)生的殘?jiān)可伲蔷G色環(huán)保型工藝。本發(fā)明制備的植物藤蔓發(fā)酵糖液可用于生產(chǎn)酒精的原料，市場(chǎng)前景廣闊。
【專利說(shuō)明】一種植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法。【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口的增長(zhǎng)，糧食、能源與環(huán)境是人類面臨的最主要挑戰(zhàn)。以纖維素原料生產(chǎn)可再生清潔能源日益受到廣泛關(guān)注，而以農(nóng)作物廢棄物為原料生產(chǎn)燃料乙醇被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。西瓜、南瓜、地瓜、扁豆等經(jīng)濟(jì)作物在我國(guó)種植面積很廣，每年在收獲果實(shí)的同時(shí)也產(chǎn)生近乎等量的藤蔓。藤蔓中蛋白質(zhì)含量低但碳水化合物含量高，個(gè)別品種碳水化合物含量高達(dá)干物質(zhì)的82%，因而是生產(chǎn)生物質(zhì)能的優(yōu)質(zhì)原料。國(guó)內(nèi)外對(duì)藤蔓轉(zhuǎn)化燃料乙醇的研究已起步，但與玉米秸桿作原料相比，目前乙醇產(chǎn)率還比較低，瓶頸在于藤蔓降解成可發(fā)酵糖的技術(shù)還不理想。因此，發(fā)明藤蔓的高效降解工藝對(duì)藤蔓的綜合開(kāi)發(fā)及木質(zhì)纖維素的能源化利用均具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
[0003]利用木質(zhì)纖維材料制取生物乙醇對(duì)緩解能源危機(jī)與環(huán)境惡化有重要的意義(生物質(zhì)化學(xué)工程，2012，46 (3)，39-44)。但在酶水解過(guò)程中，由于部分纖維素酶和半纖維素酶不可逆的以無(wú)效吸附的方式吸附在底物特別是木質(zhì)素表面會(huì)導(dǎo)致酶活性的損失，此外纖維素本身的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和半纖維素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也是導(dǎo)致水解效率低的重要因素。
[0004]本發(fā)明的創(chuàng)新性在于:(1)首先用銨鹽對(duì)藤蔓進(jìn)行預(yù)處理，將藤蔓的纖維素、木質(zhì)素等天然高分子相互解離；(2)首先用草酸鈣催化藤蔓纖維素水解，通過(guò)調(diào)節(jié)溶液pH值，使得糖得率超過(guò)90% ；(3)水解溫度較低，能源消耗少，有利于相關(guān)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源領(lǐng)域，涉及一種植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將藤蔓水解，具.體工藝包括藤蔓洗凈、粉碎、銨鹽處理及草酸鈣催化水解等。本發(fā)明提出的植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)成本低，原材料來(lái)源廣；(2)制備工藝簡(jiǎn)單，投入少，適合大規(guī)模的推廣和應(yīng)用；(3)避免微生物酶發(fā)酵制糖工藝的不確定性，降低了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；(4)糖轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)生的殘?jiān)可伲蔷G色環(huán)保型工藝。本發(fā)明制備的植物藤蔓發(fā)酵糖液可用于生產(chǎn)酒精的原料，市場(chǎng)前景廣闊。
[0006]本發(fā)明提出的植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法，其特征在于:
[0007]I)清潔藤蔓:將植物藤蔓漂洗、烘干；其中植物藤蔓為西瓜藤蔓、南瓜藤蔓、地瓜藤蔓、扁豆藤蔓之一種；
[0008]2)藤蔓粉碎:將清潔后的藤蔓干燥，置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0009]3)銨鹽處理:將粉碎后的藤蔓與銨鹽水溶液混合，加熱至60?80°C，反應(yīng)I?3小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得銨鹽處理的藤蔓；其中銨鹽為氯化銨、硫酸氨、硝酸銨、醋酸銨之一種，銨鹽的質(zhì)量濃度為I?5%，藤蔓與銨鹽水溶液的料/液比為1/20?1/60 (重量(g)/體積(mL))；[0010]4)草酸鈣催化水解:將銨鹽處理的藤蔓置于草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為2?3，在不銹鋼反應(yīng)釜中加熱至80?120°C，反應(yīng)3?6小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得植物藤蔓發(fā)酵糖液，其中草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，草酸鈣的質(zhì)量濃度為3%，鹽酸的質(zhì)量濃度為2%，藤蔓與草酸鈣/鹽酸混合水溶液的料/液比為1/10?1/30(重量(g)/體積(mL))。
[0011]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測(cè)定發(fā)酵糖含量，并計(jì)算糖得率。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明
[0013]實(shí)施例1
[0014]將西瓜藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0015]將IOg粉碎后的藤蔓與200mL濃度為1%的氯化銨水溶液混合，加熱至60°C，反應(yīng)I小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0016]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0017]將5g銨鹽 處理的藤蔓置于50mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為2?3，在不銹鋼反應(yīng)釜中加熱至80°C，反應(yīng)3小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得植物藤蔓發(fā)酵糖液。
[0018]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測(cè)定發(fā)酵糖含量，并計(jì)算糖得率為68%。
[0019]實(shí)施例2
[0020]將南瓜藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0021]將IOg粉碎后的藤蔓與600mL濃度為5%的硫酸氨水溶液混合，加熱至80°C，反應(yīng)3小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0022]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0023]將5g銨鹽處理的藤蔓置于150mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為2?3，在不銹鋼反應(yīng)釜中加熱至120°C，反應(yīng)6小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得植物藤蔓發(fā)酵糖液；
[0024]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測(cè)定發(fā)酵糖含量，并計(jì)算糖得率為86%。
[0025]實(shí)施例3
[0026]將地瓜藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0027]將IOg粉碎后的藤蔓與500mL濃度為3%的硝酸銨水溶液混合，加熱至70°C，反應(yīng)2小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0028]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0029]將5g銨鹽處理的藤蔓置于IOOmL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為2?3，在不銹鋼反應(yīng)釜中加熱至120°C，反應(yīng)6小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得植物藤蔓發(fā)酵糖液；
[0030]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測(cè)定發(fā)酵糖含量，并計(jì)算糖得率為92%。
[0031]實(shí)施例4
[0032]將扁豆藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0033]將IOg粉碎后的藤蔓與400mL濃度為3%的醋酸銨水溶液混合，加熱至70°C，反應(yīng)2小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0034]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0035]將5g銨鹽處理的藤蔓置于120mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為2?3，在不銹鋼反應(yīng)釜中加熱至100°C，反應(yīng)4小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得植物藤蔓發(fā)酵糖液；
[0036]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測(cè)定發(fā)酵糖含量，并計(jì)算糖得率為71%。
[0037]實(shí)施例5
[0038]將西瓜藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0039]將IOg粉碎后的藤蔓與300mL濃度為4%的硝酸銨水溶液混合，加熱至80°C，反應(yīng)2小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得銨鹽 處理的藤蔓；
[0040]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0041 ] 將5g銨鹽處理的藤蔓置于90mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為2?3，在不銹鋼反應(yīng)釜中加熱至110°C，反應(yīng)5小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得植物藤蔓發(fā)酵糖液。
[0042]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測(cè)定發(fā)酵糖含量，并計(jì)算糖得率為89%。
[0043]實(shí)施例6
[0044]將地瓜藤蔓藤蔓收割，用自來(lái)水洗凈，烘干，將清潔后的藤蔓置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；
[0045]將IOg粉碎后的藤蔓與400mL濃度為4%的醋酸銨水溶液混合，加熱至80°C，反應(yīng)3小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得銨鹽處理的藤蔓；
[0046]將30g草酸鈣與100g20%的鹽酸溶液混合，溶解后，添加去離子水至混合液重量為lOOOg，得草酸鈣/鹽酸混合水溶液；
[0047]將5g銨鹽處理的藤蔓置于150mL草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調(diào)節(jié)溶液pH為2?3，在不銹鋼反應(yīng)釜中加熱至120°C，反應(yīng)6小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得植物藤蔓發(fā)酵糖液；
[0048]取出適量糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測(cè)定發(fā)酵糖含量，并計(jì)算糖得率為83%。
【權(quán)利要求】
1.一種植物藤蔓發(fā)酵糖液的制備方法，其特征在于:1)清潔藤蔓:將植物藤蔓漂洗、烘干；其中植物藤蔓為西瓜藤蔓、南瓜藤蔓、地瓜藤蔓、扁豆藤蔓之一種；2)藤蔓粉碎:將清潔后的藤蔓干燥，置于粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑為20?100目的顆粒；3)銨鹽處理:將粉碎后的藤蔓與銨鹽水溶液混合，加熱至60?80°C，反應(yīng)I?3小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得銨鹽處理的藤蔓；其中銨鹽為氯化銨、硫酸氨、硝酸銨、醋酸銨之一種，銨鹽的質(zhì)量濃度為I?5%，藤蔓與銨鹽水溶液的料/液比為1/20?1/60 (重量(g)/體積(mL));4)草酸鈣催化水解:將銨鹽處理的藤蔓置于草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，調(diào)節(jié)溶液PH為2?3，在不銹鋼反應(yīng)釜中加熱至80?120°C，反應(yīng)3?6小時(shí)，冷卻，過(guò)濾，得植物藤蔓發(fā)酵糖液，其中草酸鈣/鹽酸混合水溶液中，草酸鈣的質(zhì)量濃度為3%，鹽酸的質(zhì)量濃度為2%，藤蔓與草酸鈣/鹽酸混合水溶液的料/液 比為1/10?1/30 (重量(g)/體積(mL))。
【文檔編號(hào)】C12P7/10GK103436560SQ201310366950
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】藍(lán)碧健 申請(qǐng)人:太倉(cāng)碧奇新材料研發(fā)有限公司