一種秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法
2023-06-01 02:26:06 1
專利名稱：一種秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法
技術領域：
本發明涉及一種生產燃料乙醇的發酵方法，尤其涉及一種秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法。
背景技術：
我國是一個農業大國，植物纖維資源十分豐富，僅農作物秸杆每年產量就達7億噸，目前的利用方式主要是農村炊事用，部分還田，少量通過氣化、固化來作能源用，利用水平低，資源浪費嚴重，造成的環境汙染嚴重。在傳統化石能源如煤、石油等存在嚴重危機和造成嚴重環境汙染的背景下，燃料乙醇以其可再生、無環境汙染、在機動車中使用技術過關等優點備受政府和社會重視。
發明內容
本發明的目的在於提供一種秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，以有效地利用秸稈類資源，大大降低燃料乙醇的生產成本。
為了實現上述目的，本發明的技術方案在於採用了一種秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農作物秸稈；(2)粉碎秸稈稻草經錘式粉碎機粉碎、過篩成20-40目稻草粉；(3)預處理原料經白腐真菌在固態培養和液態粗酶方式下進行木質素降解處理；(4)雙酶糖化採用纖維素酶和木聚糖酶在45℃、pH4.5、150rpm、液固比為15的條件下對秸稈進行糖化，獲得還原糖；(5)發酵採用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對秸稈糖化液進行戊糖和己糖共發酵生產燃料乙醇，其中發酵體系構建為向秸稈糖化液中按下列物質及其用量添加，酵母浸汁0.2--0.4g/L，蛋白腖0.4--0.6g/L，尿素0.01--0.03g/L，磷酸氫二銨0.01--0.015g/L，聚乙烯醇為0.005g/400mL-0.015g/400mL，吐溫80為0.05ml/400mL--0.15g/400mL，L-穀氨醯胺為0.20g/400mL--0.26g/400mL，調整培養基pH為5.0～5.5；其中發酵條件將培養基按30％的裝液量裝入發酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調整後的秸稈糖化液中，在30℃下進行微好氧發酵72小時；(6)蒸餾。
步驟(1)中的農作物秸稈可以為小麥秸稈、玉米秸稈、稻草中的任一種或其任意組合。
步驟(6)中的蒸餾可以採用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
本發明的方法中的發酵採用的菌種嗜鞣管囊酵母(Pachysolentannophilus)As2.1585，中國科學院微生物菌種保藏中心保藏菌種，該菌種與傳統的乙醇發酵菌株有明顯的不同，傳統的乙醇發酵菌株僅僅可以將葡萄糖等己糖轉化形成乙醇，而不能將木糖等戊糖轉化形成乙醇，該菌株可以將戊糖轉化形成乙醇，並能同時將己糖和戊糖轉化形成乙醇。因為秸稈糖化液中含有70％左右的己糖和30％左右的戊糖，利用傳統的乙醇發酵菌株轉化秸稈形成乙醇的比率就低，而該菌株轉化秸稈形成乙醇的比率較高。採用專門配備的菌種培養基，使得每克混合糖可以轉化形成0.36-0.39克無水乙醇，大大提高了混合糖的轉化率，採用本發明的發酵方法生產的燃料乙醇產率達到16.7％，即每100噸秸稈可以生產16.7噸無水乙醇，生產效率高，具有很好的經濟價值和社會價值，易於推廣應用。
本發明與現有的生產乙醇的發酵方法相比是本發明的菌株在特定的發酵體系下可利用的總糖發酵徹底，燃料乙醇成本低。
具體如下
具體實施方式
實施例1本實施例中的秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農作物秸稈，小麥秸稈、玉米秸稈、稻草；(2)粉碎秸稈稻草經錘式粉碎機粉碎、過篩成20-40目稻草粉；(3)預處理原料經白腐真菌在固態培養和液態粗酶方式下進行木質素降解處理；(4)雙酶糖化採用纖維素酶和木聚糖酶在45℃、pH4.5、150rpm、液固比為15的條件下對秸稈進行糖化，獲得還原糖；(5)發酵採用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對秸稈糖化液進行戊糖和己糖共發酵生產燃料乙醇，其中發酵體系構建為向秸稈糖化液中按下列物質及其用量添加，酵母浸汁0.2g/L，蛋白腖0.4g/L，尿素0.01g/L，磷酸氫二銨0.01g/L，聚乙烯醇為0.005g/400mL，吐溫80為0.05ml/400mL，L-穀氨醯胺為0.20g/400mL，調整培養基pH為5.0；其中發酵條件將培養基按30％的裝液量裝入發酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調整後的秸稈糖化液中，在30℃下進行微好氧發酵72小時；(6)蒸餾，可以採用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
實施例2本實施例中的秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農作物秸稈，小麥秸稈、玉米秸稈、稻草；(2)粉碎秸稈稻草經錘式粉碎機粉碎、過篩成20-40目稻草粉；(3)預處理原料經白腐真菌在固態培養和液態粗酶方式下進行木質素降解處理；(4)雙酶糖化採用纖維素酶和木聚糖酶在45℃、pH4.5、150rpm、液固比為15的條件下對秸稈進行糖化，獲得還原糖；(5)發酵採用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對秸稈糖化液進行戊糖和己糖共發酵生產燃料乙醇，其中發酵體系構建為向秸稈糖化液中按下列物質及其用量添加，酵母浸汁0.3g/L，蛋白腖0.5g/L，尿素0.02g/L，磷酸氫二銨0.02g/L，聚乙烯醇為0.01g/400mL，吐溫80為0.1ml/400mL，L-穀氨醯胺為0.25g/400mL，調整培養基pH為5.0；其中發酵條件將培養基按30％的裝液量裝入發酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調整後的秸稈糖化液中，在30℃下進行微好氧發酵72小時；(6)蒸餾，可以採用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
實施例3本實施例中的秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農作物秸稈，小麥秸稈、玉米秸稈、稻草；(2)粉碎秸稈稻草經錘式粉碎機粉碎、過篩成20-40目稻草粉；(3)預處理原料經白腐真菌在固態培養和液態粗酶方式下進行木質素降解處理；(4)雙酶糖化採用纖維素酶和木聚糖酶在45℃、pH4.5、150rpm、液固比為15的條件下對秸稈進行糖化，獲得還原糖；(5)發酵採用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對秸稈糖化液進行戊糖和己糖共發酵生產燃料乙醇，其中發酵體系構建為向秸稈糖化液中按下列物質及其用量添加，酵母浸汁0.6g/L，蛋白腖0.6g/L，尿素0.05g/L，磷酸氫二銨0.05g/L，聚乙烯醇為0.015g/400mL，吐溫80為0.15ml/400mL，L-穀氨醯胺為0.26g/400mL，調整培養基pH為5.0；其中發酵條件將培養基按30％的裝液量裝入發酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調整後的秸稈糖化液中，在30℃下進行微好氧發酵72小時；(6)蒸餾，可以採用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
最後所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，其特徵在於包括以下步驟(1)選取原料農作物秸稈；(2)粉碎秸稈稻草經錘式粉碎機粉碎、過篩成20-40目稻草粉；(3)預處理原料經白腐真菌在固態培養和液態粗酶方式下進行木質素降解處理；(4)雙酶糖化採用纖維素酶和木聚糖酶在45℃、pH4.5、150rpm、液固比為15的條件下對秸稈進行糖化，獲得還原糖；(5)發酵採用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對秸稈糖化液進行戊糖和己糖共發酵生產燃料乙醇，其中發酵體系構建為向秸稈糖化液中按下列物質及其用量添加，酵母浸汁0.2--0.4g/L，蛋白腖0.4--0.6g/L，尿素0.01--0.03g/L，磷酸氫二銨0.01--0.015g/L，聚乙烯醇為0.005g/400mL--0.015g/400mL，吐溫80為0.05ml/400mL--0.15g/400mL，L-穀氨醯胺為0.20g/400mL--0.26g/400mL，調整培養基pH為5.0～5.5；其中發酵條件將培養基按30％的裝液量裝入發酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調整後的秸稈糖化液中，在30℃下進行微好氧發酵72小時；(6)蒸餾。
2.根據權利要求1所述的秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，其特徵在於步驟(1)中的農作物秸稈可以為小麥秸稈、玉米秸稈、稻草中的任一種或其任意組合。
3.根據權利要求1所述的秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，其特徵在於步驟(6)中的蒸餾可以採用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
全文摘要
本發明涉及一種秸稈類原料生產燃料乙醇的發酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農作物秸稈；(2)粉碎秸稈稻草經錘式粉碎機粉碎、過篩成20－40目稻草粉；(3)預處理原料經白腐真菌在固態培養和液態粗酶方式下進行木質素降解處理；(4)雙酶糖化採用纖維素酶和木聚糖酶在45℃、pH4.5、150rpm、液固比為15的條件下對秸稈進行糖化，獲得還原糖；(5)發酵；(6)蒸餾。採用本發明的發酵方法生產的燃料乙醇產率達到16.7％，即每100噸秸稈可以生產16.7噸無水乙醇，生產效率高，具有很好的經濟價值和社會價值，易於推廣應用。本發明與現有的生產乙醇的發酵方法相比是本發明的菌株在特定的發酵體系下可利用的總糖發酵徹底，燃料乙醇成本低。
文檔編號C10L1/02GK101085994SQ20061001790
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月6日 優先權日2006年6月6日
發明者張百良, 宋安東 申請人:河南農業大學