专利名称：汽爆秸秆半纤维素水洗液发酵制备短链脂肪酸的方法随着化石能源的短缺和人们环境意识的逐渐增强，大力开发清洁、可再生性的生物质资源已深入人心。我国秸秆生物质资源丰富，年产7亿吨以上，目前大多被用作燃料或在田间被直接烧掉，污染了环境，破坏了生态平衡，同时，由于秸秆燃烧热能利用率低，对资源也是极大的浪费。因此，发展和利用生物技术将其分解转化成能源产品和各种化工产品， 实现其高值化利用，对于解决环境污染、能源短缺、粮食危机具有重大的现实意义。但植物秸秆细胞壁结构非常紧密，其三大组分，纤维素、半纤维素和木质素之间彼此缠绕，紧密交联在一起，由于化学结构和性质上的不同，导致各组分利用率很低，需经适当的预处理方法，破坏或改变部分结构以实现组分的分离和利用。汽爆技术的应用，可以使秸秆的利用率大大提高，通过高温蒸煮作用和瞬间减压产生的机械作用，将半纤维素降解成可溶性的低聚物，主要为木糖和低聚木糖，同时将纤维素部位充分暴露，有效地提高了酶解率。目前，人们多关注经汽爆处理后更利于纤维素组分酶解的情况，大多忽略了已降解成可溶性低聚物的半纤维素的利用。而且汽爆过程会产生一些对后续微生物发酵的抑制物，如糠醛等，有时需将汽爆后秸秆水洗后再利用，水洗液直接排放到环境中去，不仅带来环境污染，而且也造成了资源的浪费。短链脂肪酸如乙酸、丙酸、正丁酸等不仅可作为发酵工业的原料生产高附加值的产品，还可作为化工原料合成其它产品。目前我国短链脂肪酸的生产多为化学法合成，其产量还远远不能满足需求，每年需要大量进口。针对以上情况，本发明利用丰富而廉价的秸秆资源，以汽爆作为秸秆预处理的手段，将秸秆中的半纤维素降解成水溶性的低聚物，经浸泡提取，回收汽爆水洗液中半纤维素降解物，再以其为碳源利用厌氧酸化污泥发酵制备短链脂肪酸，这样不仅使得秸秆中的半纤维组分在汽爆后的降解物得到充分利用，而且也使发酵短链脂肪酸的生产成本大大降低，从而为秸秆的高值化利用提供了新的思路。
本发明的目的在于提供一种汽爆秸秆半纤维素水洗液发酵制备短链脂肪酸的方法，即利用汽爆技术将秸秆中半纤维素组分降解成低聚物，经过浸泡提取，得到大量的木糖、低聚木糖，并以此为底物，通过厌氧酸化污泥发酵制备短链脂肪酸。本发明解决了汽爆秸秆中半纤维素的利用问题，同时，制得的短链脂肪酸可用作多种微生物良好的廉价碳源， 生产多种能源及化工产品，从而既提高了秸秆的综合利用率，又走出了一条秸秆高值化利用之路，具有良好的环境效益和经济效益。本发明的技术方案如下本发明提供的汽爆秸秆半纤维素水洗液发酵制备短链脂肪酸的方法，其步骤如下1)汽爆秸秆半纤维素水洗液的制备将秸秆切成3-5cm长，加水浸泡30-60min，秸秆与所加水质量比为1 0.5-1 1， 将秸秆在压力0. 8-2. 5MPa条件下处理5-20min，然后急速释放爆破，即得汽爆秸秆；在汽爆秸秆中加入其湿重1-4倍的温水浸泡30-60min，所加温水温度为40_70°C，挤压分离得到汽爆秸秆半纤维素水洗液，该水洗液中含有水溶性的低聚物，主要是木糖和低聚木糖。2)汽爆秸秆半纤维素水洗液发酵制备短链脂肪酸向步骤1)得到的汽爆秸秆半纤维素水洗液中，按10% -30%体积比接入厌氧酸化污泥作为种子液，然后将PH调至中性，再向反应器中通入N2造成厌氧环境，在30-40°C条件下发酵3-7d，发酵期间产气经导管及时排出；所述的厌氧酸化污泥为厌氧消化污泥经加热(95-105°C加热15-120min)处理后所得；所述的秸秆为小麦、玉米或水稻秸秆及其它植物秸秆中的一种或几种。本发明的一种汽爆秸秆半纤维素水洗液制备短链脂肪酸的方法，具有以下优点首先，本发明解决了汽爆秸秆半纤维素的利用问题，提高了秸秆的综合利用率；其次，为后续的微生物发酵提供了廉价的碳源-短链脂肪酸，从而有效地降低了生产成本，满足了市场需求。4中，在压力1. 5MPa下维压lOmin，从汽爆罐中急速释放而爆破，即得汽爆秸秆；然后向汽爆秸秆中加入500mL自来水，在70°C下浸泡60min，经挤压分离即得汽爆秸秆半纤维素水洗液；然后将该水洗液分装到若干个500ml三角瓶中，按20%体积接入厌氧酸化污泥，将pH 调至中性，进行厌氧发酵，发酵温度35°C，发酵时间3d，制得短链脂肪酸。本实例中所用厌氧酸化污泥取自污水处理厂厌氧消化污泥，经95°C加热处理IOOmin制得。
本发明涉及的汽爆秸秆半纤维素水洗液发酵制备短链脂肪酸的方法，步骤如下将经汽爆预处理后的秸秆用水浸泡过滤得到水洗液；按10％-30％接入厌氧酸化污泥，然后将pH调至中性，再向反应器中通入N2造成厌氧环境，在35-40℃条件下发酵3-7d，发酵期间产气经导管及时排出；本发明解决了汽爆秸秆中半纤维素降解产物的利用问题，得到的短链脂肪酸可进一步作为后续发酵的底物，既提高了秸秆的利用率，也为后续产品的生产，提供了廉价的碳源。