(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210805533.1 (22)申请日 2022.07.08 (71)申请人 南京工业大 学 地址 211816 江苏省南京市浦口区浦珠南 路30号 (72)发明人 朱晨杰　曹玉连　应汉杰　胡瑞佳　 庄伟　李明　杨朋朋　吴菁岚　 欧阳平凯 　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 仲凌霞　肖明芳 (51)Int.Cl. D21C 1/06(2006.01) C12P 7/56(2006.01) C12P 19/14(2006.01) C12N 1/20(2006.01)C12R 1/07(2006.01) (54)发明名称 一种秸秆类生物质经机械强化氨法预处理 的工艺 (57)摘要 本发明公开了一种秸秆类生物质经机械强 化氨法预处理的工艺， 包括以下步骤： S1： 将秸秆 类木质纤维素生物质与含氨水和无机铵盐的预 处理液于双螺杆设备中处理； S2： 将步骤S1所得 物料进行保温反应， 固液分离后， 获得含综纤维 的固体纤维和含木质素的黑液。 本发 明的预处理 液为氨水与无机铵盐复配构成， 在预处理操作过 程中， 可有效切除木质素与综 纤维素间的物理化 学键， 提高了在温和条件下木质素的脱除率， 并 避免了常规高温高压蒸煮条件下木质素的缩聚， 提取出结构保存完整的木质素组分； 同时， 纤维 素和半纤维素的保留率 也较高。 权利要求书1页 说明书13页 附图2页 CN 115125749 A 2022.09.30 CN 115125749 A 1.一种秸秆类生物质经机 械强化氨法预处 理的工艺， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 将秸秆类木质纤维素生物质与含氨水和无机铵盐的预处理液于双螺杆设备中处 理； S2： 将步骤S1所得物料进行保温反应， 固液分离后， 获得含综纤维的固体纤维和含木质 素的黑液。 2.根据权利要求1所述工艺， 其特征在于， 步骤S1中， 所述秸秆类木质纤维素生物质为 小麦秸秆、 玉米秸秆、 水稻秸秆、 高粱秸秆、 甘蔗渣、 玉米 芯、 柳枝稷、 芦苇和油菜中的任意一 种或几种组合。 3.根据权利要求1所述工艺， 其特征在于， 步骤S1中， 所述秸秆类木质纤维素生物质的 粒径为3‑5cm。 4.根据权利要求1所述工艺， 其特征在于， 步骤S1中， 所述预处理液为含5％～30％w/w 氨水、 0.1％～ 2％w/w无机铵盐的水 溶液。 5.根据权利要求1所述工艺， 其特征在于， 步骤S1中， 所述无机铵盐为磷酸氢氨钠、 碳酸 铵、 碳酸氢铵、 硫酸铵和氯化铵中的任意 一种或几种组合。 6.根据权利要求1所述工艺， 其特征在于， 步骤S1中， 所述预处理液用量为秸秆类木质 纤维素生物质 质量的2～10倍。 7.根据权利要求1所述工艺， 其特征在于， 步骤S1中， 所述双螺杆设备的处理参数为： 螺 杆转速10 0～300r/min， 喂料速度15～ 25kg/h。 8.根据权利要求1所述工艺， 其特征在于， 步骤S2中， 所述保温反应的温度为80～140 ℃。 9.根据权利要求1所述工艺， 其特 征在于， 步骤S2中， 所述保温反应的时间为0.5～5 h。 10.一种秸秆类生物质经机械强化氨法预处理制备乳酸的工艺， 其特征在于， 以权利要 求1～9中任意一项秸秆类生物质经机械强化氨法预处理的工艺所得 的固体纤维的酶解物 为发酵培 养基的碳源。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115125749 A 2一种秸秆类生物质经机械强化氨法预处理的工艺 技术领域 [0001]本发明涉及 生物化工与生物能源领域， 具体涉及 一种秸秆类生物质经机械强化氨 法预处理的工艺， 以及一种秸秆类生物质经机 械强化氨法预处 理制备乳酸的工艺。 背景技术 [0002]随着全球化石能源的枯竭， 且化石能源的使用会释放温室气体、 有毒物质和标准 污染物， 从而导致环境污染和不利的气候变化影响。 因此， 开发可再生、 可持续的绿色资源 迫在眉睫。 [0003]木质纤维素生物质 作为地球上最为丰富的可再生资源， 其构成主要为纤维素、 半 纤维素、 木质素以及少量其他次要成分共同组成。 其中， 纤维素和半 纤维素可降解为单糖组 分为乳酸发酵提供碳源， 有效降低以石油衍生的化学品制 造的环境污染问题， 以及减少以 粮食作物(如水稻、 木薯或高粱)中的淀粉发酵带来的成本和与人 争粮问题。 但由愈创木基、 紫丁香基和对羟基苯基亚基组成的木质素， 通过C ‑O、 C‑C和H键以及范德华力相连接， 形成 顽固、 结晶的三维结构抵抗微生物的消 化作用。 通过预处理技术可有效破坏木质纤维素自 身复杂和顽固的结构， 从而能够实现木质纤维素的高效利用。 [0004]预处理木质纤维素生物质的技术主要包括物理、 化学和生物预处理等。 如中国发 明申请CN105296329A公开了一种利用微波 ‑稀酸汽爆对木质纤维素类物料进行连续预处理 的装置及方法， 但该方法在预 处理过程中存在高温高压， 能耗成本增加， 同时对设备耐酸耐 压要求较高； 中国发 明申请CN110760552A公开了一种提高木质纤维素糖化效率的预 处理方 法， 但该方法预处理周期长， 生产 成本高， 工艺复杂； 中国发明申请CN103993053A公开了一 种水和氨耦合预处理生物质的方法， 但该方法能源消耗高且工艺不连续； 中国发明申请 CN103255659A公开了氨联合稀碱常压处理木质纤维素类生物质的方法， 但该方法化学试剂 用量较大， 同时产生大量的高盐废水， 未对脱除的木质素组分进 行回收， 与绿色化学的理念 相悖。 而机械强化氨法预 处理可有效脱除木质素 组分， 摆脱传统间歇式反应体系， 降低预 处 理过程的能源消 耗。 同时， 常温常压条件下可有效降低预处理过程中副产物的产生以及降 低设备要求。 [0005]因此， 开发经济、 高效、 绿色和连续化的预处理方法仍然是木质纤维素转化技术面 临的关键挑战。 发明内容 [0006]发明目的： 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足， 提供一种用于秸 秆类木质纤维素生物质的双螺杆预处理工艺以解决以往预处理过程中导致糖降解成副产 物， 影响糖化产率并产生微生物发酵抑制剂以及高温高压苛刻条件下木质素 的聚合难题， 为后续酶解糖化发酵生产L ‑乳酸提供良好的生物基底 物。 [0007]本发明还要解决的技术问题是提供一种秸秆类生物质经机械强化氨法预处理制 备乳酸的工艺。说　明　书 1/13 页 3 CN 115125749 A 3