利用甜高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法
2023-09-21 14:16:35
專利名稱：利用甜高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法
技術領域：
本發明涉及一種固體發酵生產燃料乙醇的方法，特別是涉及一種利用甜 高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法。
技術背景當今社會，能源問題與環境問題日益嚴重，各國越來越重視生物質能源 的研究與開發。利用生物質發酵生成的燃料乙醇被廣泛認為是一種有效的替 代能源。由於我國人口眾多，為確保國家的糧食安全，目前國家已經出臺多 項限制利用糧食作物生產燃料乙醇的政策法規。在此形勢下，利用非糧作物 生產燃料乙醇是符合我國國情的有效途徑。目前，甜高粱作為一種新興的非糧能源作物受到人們的廣泛關注，其秸 稈含糖量高，生物質產量高，是一種優良的乙醇發酵原料。現有利用甜高粱 秸稈生產乙醇的方法主要有液體發酵和固體發酵兩種工藝。在液體發酵中， 榨汁後得到的糖液不易保存，並且乙醇的終濃度較低，投資大成本高，這使得該發酵工藝在工業化生產中受到很大限制；而固體發酵則具有投資成本低， 能耗小，乙醇的終濃度較高，對環境友好等諸多優勢。但是目前的固體發酵 工藝中多採用將原料粉碎後直接接種發酵的方法，該方法使得原料中的糖分 得不到充分利用和轉化，乙醇的產量較低。因此，提供一種利用甜高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法，有效提 高原料的利用率，縮短發酵周期，從而提高乙醇的產量，降低燃料乙醇的生 成和使用成本，為今後甜高粱秸稈的固體發酵工業化以及非糧原料生產燃料 乙醇的普及做出積極的探索，是該技術領域科研人員急需開發的新課題之一。 發明內容本發明的目的在於克服原有工藝的上述不足之處，提供一種工藝簡單、 效果顯著的利用甜高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法。 為實現上述目的本發明所採用的實施方式如下一種利用甜高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法，其特徵在於具體實 施步驟如下(1 )原料粉碎將成熟後收穫的甜高粱去掉葉和穗，欲成長度約為15-25cm的小段，然後用粉碎機粉碎至長度10-30mm的細絲；(2) 原料蒸煮與調配將上述粉碎的原料按重量加入硫酸銨0.1-1.0%， 磷酸氫二鉀0.05-0.5%,於100。C滅菌30分鐘，冷卻至25-33。C後加入纖維素 酶，加量為2-200U/g原料，備用；(3) 種子的製備各級種子培養基為麥芽汁培養基，成份是麥芽汁糖 度8-10° Bx50份、蛋白腖l-3份、酵母膏0.1-1份，pH5-6， 分裝滅菌， 115。C，30分鐘；釀酒酵母在上述種子培養基中搖床培養，溫度為25-33。C,轉 速為1 00-200rpm,培養時間12-24小時；(4 )菌種加入以步驟(3 )所述方式對釀酒酵母進行兩級活化後以1-10: 100V/W的比例加入到步驟(2)所述蒸煮和調配的原料中，攪拌均勻；(5) 發酵將上述發酵體系置於28-35。C條件下密封發酵，殘糖不再變化 時結束髮酵；(6) 蒸餾將發酵好的物料倒出，轉移到蒸餾釜中按常規蒸餾，得到乙醇。本發明的有益效果是通過添加適量的無機鹽，使得發酵速度加快，發 酵周期縮短；通過添加纖維素酶，使得原料中的部分纖維素得到水解並進而 轉化成乙醇，在很大程度上解決現有方法中糖分利用不充分的問題，大大提 高了乙醇的產量。較之於相同發酵條件下未添加無機鹽和纖維素酶的發酵體 系，發酵時間縮短了 3小時以上，乙醇產量可提高10%以上。本發明以甜高 粱秸稈取代糧食作物生產燃料乙醇，有效開發新的資源，為今後甜高粱秸稈 的固體發酵工業化作出了積極的探索，將為我國乃至世界乙醇工業發展開拓 一條新路。本發明生產方法簡單，原料來源廣、且易形成規模化生產。
具體實施方式
以下結合較佳實施例，對依據本發明提供的具體實施方式
詳述如下 實施例1(1)原料粉碎將成熟後收穫的甜高粱(糖錘度為20。 Bx)去葉、穗， 剝去秸稈外層硬皮，然後砍成長度約為15-25cm的小段，粉碎後得到長度 10-30mm的細絲，該粉碎後的原料含水量為82 % ,初始總還原糖為16.5 % ;(2 )原料蒸煮與調配取上述原料1000g裝入2L三角瓶中，加入硫酸 銨2g，磷酸氫二鉀0.5g， IO(TC滅菌30分鐘，冷卻至25-33。C後加入纖維素酶，加量為5000U，備用；(3) 種子的製備各級種子培養基為麥芽汁培養基，成份是麥芽汁(糖 度9° Bx)50ml、蛋白腖2g、酵母膏0.5g,補水至100ml， pH5，分裝滅菌， 115。C，30分鐘。釀酒酵母在上述種子培養基中搖床培養，溫度為28。C，轉速 為150rpm，培養時間24小時；(4) 菌種加入以步驟(3)所述方式對釀酒酵母進行兩級活化後以5: 100(V/W)的比例加入到步驟(2)所述蒸煮和調配的原料中，攪拌均勻；(5) 發酵將上述發酵體系置於30。C條件下密封發酵，33小時後殘糖不 再變化，結束髮酵；(6) 蒸餾將發酵好的物料倒出，轉移到蒸餾釜中按常規蒸餾，得到乙醇。較之於相同發酵條件下未添加無機鹽和纖維素酶的發酵體系，發酵時間 縮短了 3小時，乙醇產量提高了 10.38%。 實施例2(1)原料粉碎將成熟後收穫的甜高粱(糖錘度為20。 Bx)去葉、穗， 剝去秸稈外層硬皮，然後砍成長度約為15-25cm的小段，粉碎後得到長度 10-30mm的細絲，該粉碎後的原料含水量為81.4% ，初始總還原糖為17%;(2 )原料蒸煮與調配取上述原料1 OOOg裝入2L三角瓶中，加入硫酸 銨4g，磷酸氫二鉀1.25g, 100。C滅菌30分鐘，冷卻至25-33。C後加入纖維素 酶，加量為200000U，備用；(3) 種子的製備各級種子培養基為麥芽汁培養基，成份是麥芽汁(糖 度9° Bx)50ml、蛋白腖2g、酵母膏0.5g，補水至100ml， pH5，分裝滅菌， 115。C，30分鐘。釀酒酵母在上述種子培養基中搖床培養，溫度為33。C,轉速 為150rpm,培養時間16小時；(4) 菌種加入以步驟(3)所述方式對釀酒酵母進行兩級活化後以5: 100(V/W)的比例加入到步驟(2)所述蒸煮和調配的原料中，攪拌均勻；(5) 發酵將上述發酵體系置於30。C條件下密封發酵，32小時後殘糖不 再變化，結束髮酵；(6) 蒸餾將發酵好的物料倒出，轉移到蒸餾釜中按常規蒸餾，得到乙醇。較之於相同發酵條件下未添加無機鹽和纖維素酶的發酵體系，發酵時間縮短了3.5小時，乙醇產量提高了 11.24%。 實施例3(1)原料粉碎將成熟後收穫的甜高粱(糖錘度為18° Bx)去葉、穗， 不剝去秸稈外層硬皮，然後欲成長度約為15-25cm的小段，粉碎後得到長度 10-30mm的細絲，該粉碎後的原料含水量為78% ,初始總還原糖為14%;(2 )原料蒸煮與調配取上述原料1000g裝入2L三角瓶中，加入硫酸 銨10g，磷酸氫二鉀5g, IO(TC滅菌30分鐘，冷卻至25-33。C後加入纖維素酶， 加量為100000U,備用；(3) 種子的製備各級種子培養基為麥芽汁培養基，成份是麥芽汁(糖 度9° Bx)50ml、蛋白腖2g、酵母膏0.5g,補水至100ml, pH5，分裝滅菌， 115。C，30分鐘。釀酒酵母在上述種子培養基中搖床培養，溫度為33。C,轉速 為200rpm,培養時間12小時；(4) 菌種加入以步驟(3)所述方式對釀酒酵母進^f亍兩級活化後以4: 100(V/W)的比例加入到步驟(2)所述蒸煮和調配的原料中，攪拌均勻；(5) 發酵將上述發酵體系置於33'C條件下密封發酵，28小時後殘糖不 再變化，結束髮酵；(6) 蒸餾將發酵好的物料倒出，轉移到蒸餾釜中按常規蒸餾，得到乙醇。較之於相同發酵條件下未添加無機鹽和纖維素酶的發酵體系，發酵時間 縮短了 3.5小時，乙醇產量提高了 10.72%。上述參照實施例對利用甜高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法進行的 詳細描述，是說明性的而不是限定性的，可按照所限定範圍列舉出若干個實 施例，因此在不脫離本發明總體構思下的變化和修改，應屬本發明的保護範 圍之內。
權利要求
1、一種利用甜高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法，其特徵在於具體實施步驟如下(1)原料粉碎將成熟後收穫的甜高粱去掉葉和穗，砍成長度約為15-25cm的小段，然後用粉碎機粉碎至長度10-30mm的細絲；(2)原料蒸煮與調配將上述粉碎的原料按重量加入硫酸銨0.1-1.0％，磷酸氫二鉀0.05-0.5％，於100℃滅菌30分鐘，冷卻至25-33℃後加入纖維素酶，加量為2-200U/g原料，備用；(3)種子的製備各級種子培養基為麥芽汁培養基，成份是麥芽汁糖度8-10°Bx 50份、蛋白腖1-3份、酵母膏0.1-1份，pH5-6，分裝滅菌，115℃，30分鐘；釀酒酵母在上述種子培養基中搖床培養，溫度為25-33℃，轉速為100-200rpm，培養時間12-24小時；(4)菌種加入以步驟(3)所述方式對釀酒酵母進行兩級活化後以1-10∶100V/W的比例加入到步驟(2)所述蒸煮和調配的原料中，攪拌均勻；(5)發酵將上述發酵體系置於28-35℃條件下密封發酵，殘糖不再變化時結束髮酵；(6)蒸餾將發酵好的物料倒出，轉移到蒸餾釜中按常規蒸餾，得到乙醇。
全文摘要
本發明涉及一種利用甜高粱秸稈固體發酵生產燃料乙醇的方法，步驟如下(1)原料粉碎將甜高粱粉碎至長度10-30mm的細絲；(2)原料蒸煮與調配將粉碎的原料按重量加入硫酸銨0.1-1.0％，磷酸氫二鉀0.05-0.5％，於100℃滅菌30分鐘，冷卻至25-33℃後加入纖維素酶，加量為2-200U/g原料；(3)種子的製備種子培養基為麥芽汁培養基，溫度25-33℃，轉速100-200rpm，培養時間12-24小時；(4)菌種加入以步驟(3)所述方式對釀酒酵母進行兩級活化後以1-10∶100V/W的比例加入到原料中，攪拌均勻；(5)發酵將上述發酵體系置於28-35℃條件下密封發酵；(6)蒸餾按常規蒸餾，得到乙醇。本發明通過在固體發酵中添加適量無機鹽和纖維素酶，有效提高原料利用率和乙醇產量，縮短發酵的周期。
文檔編號C12R1/865GK101235390SQ20081005237
公開日2008年8月6日 申請日期2008年3月6日 優先權日2008年3月6日
發明者晉明芬, 武曉煒, 王祥河, 許曉菁 申請人:天津實發中科百奧工業生物技術有限公司