新四季網

一種蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法

2024-03-04 12:57:15

專利名稱:一種蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法
技術領域:
本發明屬於生物化工、發酵工程與生物質能源領域,具體地是涉及到一種蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法。
背景技術:
木質纖維素是地球上最豐富而廉價的可再生資源,年生成量高達2X10"t。木質纖維素的生物轉化對解決能源問題、緩解環境汙染具有重要的現實意義。我國每年可利用的木質纖維素在7億噸左右,主要來源於農林廢棄物、工業廢棄物和城市廢棄物。蔗渣是甘蔗製糖工業主要的纖維性殘渣副產品,幹蔗渣產率一般為11. 5% 13%,我國年總產蔗量 7000多萬噸,蔗渣將達到700萬噸以上。蔗渣生產燃料乙醇被給予厚望,其綜合利用受到國內外越來越廣泛的重視。隨著化石資源的日益枯竭,石油儲量的日益減少,世界能源問題面臨著嚴峻的考驗。據預測,2020年我國石油供需缺口將達到3. 6億噸,屆時石油對外依存度將達到60%。 加之化石資源的利用產生的環境汙染與氣候變暖,綠色新能源尤其是生物質能源的開發利用愈發受到重視。燃料乙醇是生物質液體能源物質的主要形式,也是化石燃料尤其是石油最可能的理想替代品,與傳統能源相比,它既是一種清潔能源,又是一種可再生能源。使用 ElO車用乙醇汽油(即變性燃料乙醇含量為10%的汽油)可使辛烷值提高3%,燃燒更加充分、徹底,減少一氧化碳排放25% _30%,減少二氧化碳排放約10%。目前,乙醇主要以糧食作物為生產原料,由於糧食緊缺問題日益突出,開發由木質纖維素等非糧作物原料生產第二代燃料乙醇的技術受到各國的巨大重視。目前,木質纖維資源轉化液體燃料主要通過熱轉化和生物轉化兩條途徑。其中, 乙醇的生物轉化及發酵生產具有產物得率高、品質好等優勢,是開發的主要方向。經多年努力,以纖維素類資源酸法或酶法轉化生產乙醇或其他化學品的技術研究已取得了重大進展,但仍面臨幾個主要困難(1)木質纖維難以直接被生物降解,需要先進行預處理,顯著增加了投資和成本。(2)與酸水解相比,酶水解具有條件溫和、不生成有毒降解產物、糖得率高等優點,但目前纖維素酶的比活力較低,酶用量大,成本較高。( 半纖維素水解產物主要是戊糖,不能被一般的釀酒酵母發酵成乙醇,使得率較低。世界各國研究利用木質纖維素生產乙醇也都圍繞預處理工藝、水解工藝、發酵工藝幾個關鍵技術進行。美國(NREL、馬斯科馬、波伊特、杜邦丹尼斯克等)、加拿大(IogeruSimOpta等)、巴西(Dedini等)以及歐洲 (Abengoa Jnbicon等)在纖維素乙醇的研究及產業化方面取得了較大進展,我國(中糧集團、河南天冠集團、安徽豐原集團、山東澤生等)雖然取得了一定的成果,但存在的差距還較大。但纖維素乙醇至今未能完全進入工業化生產,主要原因有三一是纖維原料預處理的成本較高;二是纖維素酶解成本高;三是缺乏成熟、高效的戊糖發酵技術。木質纖維素原料的水解工藝主要有酸法和酶法兩種。酸法消耗大量的酸,對設備腐蝕嚴重,且酸回收困難,造成環境汙染。另外,酸水解過程產生的副產物對發酵存在強烈的抑制作用,因而酸法的應用受到一定限制。酶法具有條件溫和、不生成抑制性有毒降解產
3物、糖得率高等優點,但成本相對較高。然而,隨著纖維素酶生產技術的不斷革新,酶法成為非常具有應用前景的水解方法,得到了廣泛的研究應用。分步水解發酵工藝(SHF)是纖維素水解和水解液的乙醇發酵分別在不同的容器內進行,但由於纖維二糖和葡萄糖對水解過程的抑制大大增加了纖維素酶的成本,於是同步糖化發酵工藝(SSF)愈來愈受到重視。同步糖化發酵工藝即纖維素水解和水解液的乙醇發酵在同一個容器中進行,水解產生的葡萄糖馬上被酵母利用,消除了葡萄糖和纖維二糖濃度的增加對纖維素酶的抑制作用。與分步水解發酵工藝相比,同步糖化發酵工藝可以顯著提高乙醇產量,而且減少了反應所需的設備,同步糖化發酵工藝還具有簡化反應設備、降低設備投資、提高生產效率、減少染菌機率等優點。但這種工藝存在的主要問題是纖維素酶解和乙醇發酵的最適溫度不一致,因此只能折中選取二者中間某一溫度作為實際操作溫度,對酶水解效果和乙醇產率帶來了負面影響,但總的來說,具有比分步水解發酵更好的乙醇產率。同步糖化發酵仍需較高的纖維素酶用量和較長的反應時間,這是由於纖維素酶不可逆地吸附在底物的木素表面,使酶活性逐漸降低,造成水解速率及反應速率逐漸下降。同步糖化發酵轉化乙醇的反應速度主要取決於水解反應的速度,纖維素酶的「鈍化」是瓶頸, 減少纖維素酶的失活和提高纖維素酶的穩定性成為近年來研究的熱點。本發明提供的同步糖化共發酵工藝,將預處理的原料(參見申請人的專利申請 2011100522690)在反應器中酶解的同時進行可發酵糖的發酵,減弱了酶水解產物對酶的反饋抑制。

發明內容
本發明的目的是針對目前以木質纖維素為原料製備乙醇工藝路線中普遍存在的分離效果差、轉化率低與綜合利用率低、產業化潛力不足等瓶頸,提供一種蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法。實現上述目的的技術方案如下一種蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,所述的方法包括以下步驟(1)預處理將幹蔗渣於稀硫酸中浸泡,過濾後進行蒸汽爆破處理;汽爆蔗渣加入熱水洗滌可溶性水解物,過濾得到水洗液和濾渣;濾渣加入低級醇-鹼水混合體系,於高壓反應釜中高溫攪拌抽提,過濾分離,水洗,得抽提殘渣和水洗液;(2)濃縮脫毒將步驟(1)的水洗液真空濃縮至原體積的1/6 1/10,加入含量為 Iwt % 5wt%的Ca(OH)2進行毒性抑制物脫除處理,過濾,調節濾液pH至中性,固液分離, 得脫毒濃縮水洗液;(3)酵母種子液製備將釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌種接入種子培養基,該種子培養基的主要成份為葡萄糖10 20g/L、酵母膏2. 0 5. 0g/L、NH4Cl 1. 0 2. Og/L、MgSO4 · 7H20 0. 2 0. 5g/L、KH2PO4O. 5 1. Og/L ;將戊糖發酵酵母菌種接入種子培養基,該種子培養基的主要成份為木糖10 20g/L、酵母膏2. 0 5. Og/L、NH4Cl 1. 0 2. Og/L,MgSO4 · 7Η20 0· 2 0. 5g/L,KH2PO4 0· 5 1. Og/L ;於 28°C 30°C培養 16 24 小時,分別控制釀酒酵母種子液、戊糖發酵酵母種子液0D_值為0. 8 1. 0 ;將以上兩種種子液混合配製即可得到酵母種子液;(4)同步糖化共發酵步驟(1)中的抽提殘渣置於發酵罐中,加入步驟O)的脫毒濃縮水洗液,再加入0. 2M醋酸/醋酸鈉緩衝液至pH = 4. 8 5. 0,補加水至抽提殘渣乾重終濃度為 8wt%,同時加入主要具有以下組成的發酵培養基營養成分和無機鹽酵母膏 0. 2% 0. 5%、蛋白腖 0. 0. 3%, NH4Cl 0. 2% 0. 4%, KH2PO4 0. 0. 3%, MgSO4 · 7H20 0. 05% 0. 1%,CaCl2O. 05% 0. 1 %、非離子型表面活性劑 0. 01% 0. 1% ; 發酵體系滅菌;體系中加入混合纖維素酶製劑,並按發酵體系體積的8% 12%接入步驟 (3)中製備的酵母種子液,第一階段於30°C 32°C、限制性供氧條件下糖化發酵20 30小時,第二階段於36°C 38°C、厭氧條件下糖化發酵20 30小時;(5)蒸餾/精餾發酵液經過濾、蒸餾可得粗乙醇,再經精餾可得95%乙醇,最後經脫水可得無水乙醇。優選地,步驟C3)所述的戊糖發酵酵母菌種是樹幹畢赤酵母(Pichia stipitis) 或嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)或休哈塔假絲酵母(Candida Shehatae)中的任意一種;所述的釀酒酵母與戊糖發酵酵母混合種子液的中釀酒酵母種子液與戊糖發酵酵母種子液混合的體積比為1 0. 5 2。步驟(4)所述的非離子型表面活性劑是Tween80或Tween60或Tween40或Tween20 或 PEG-2000 或 PEG-4000 或 PEG-6000 中的任意一種。進一步地,步驟(4)所述的纖維素酶製劑是酸性纖維素酶、纖維二糖酶(β-葡萄糖苷酶)和木聚糖酶的混合;所述的酸性纖維素酶、纖維二糖酶和木聚糖酶的添加量分別是酸性纖維素酶10 40FPU/g抽提殘渣,纖維二糖酶5 10CBIU/g抽提殘渣,木聚糖酶 10 20IU/g抽提殘渣。進一步地,步驟(4)所述的限制性供氧條件是通過控制攪拌和通氣速率,使得發酵體系溶氧濃度保持在 5%飽和水平(飽和度)。本方法工藝簡單、轉化率及生產效率高、設備投資少、雜菌汙染小,提高了乙醇產率和生產能力。本發明提供的方法簡化了工藝,具有高效可靠、清潔無汙染、低能耗、低水耗、低成本等優點,具體如下(1)混合使用能代謝己糖、戊糖的酵母共發酵,提高了蔗渣中可發酵性糖的利用率和乙醇產率,實現了蔗渣等生物質資源的綜合高效利用。(2)半纖維素和木質素成分的分離使得蔗渣的酶解效率得到較大提高,減少了酶的消耗,降低了生產成本。(3)非離子表面活性劑的添加改善了纖維素酶分子在底物表面上的吸附與脫附作用過程,在較低的酶濃度及較短的時間內提高了酶解效果。(4)考慮到不同酵母的特性,運用階段性溶氧控制手段,提高了酵母代謝活性和糖醇轉化率,提高了產酒率,減少了代謝副產物的生成。(5)酶解和發酵同時進行,酶解產生的纖維二糖和單糖及時被酵母利用消耗、轉化為乙醇,避免了糖的積累對纖維素酶的反饋抑制,提高了乙醇的發酵生產效率。(6)設備投資減少,建設費用低,生產成本,產業化潛力大,同時具有很好的經濟社會效益。
具體實施例方式本發明所述方法對預處理後的蔗渣採用同時酶解糖化共發酵產乙醇,減輕水解的葡萄糖和纖維二糖對纖維素酶活性的抑制作用,提高酶解和發酵效率;在較低的混合酶添加濃度下,添加表面活性劑增進酶解,使得酶解率顯著增加;使用混合菌株發酵,充分轉化己糖和戊糖,提高了蔗渣的轉化、利用率。本發明提出的方法減小了纖維素水解產生的單糖組分對纖維素酶的抑制作用,提高了酶解糖化效率和發酵得率,蔗渣中半纖維素回收率為60%左右,纖維素回收率為86% 左右,幹蔗渣乙醇總產率可達到20%左右。本發明所述的預處理方法可以參照專利申請2011100522690( —種蔗渣生物質組分高效分離的組合預處理方法),具體如下(1)稀硫酸預浸含水量為0% 15%蔗渣按固液比W/V為1 30 60加入濃度為0. 1. 0%稀硫酸,攪拌、浸泡20 60min,過濾分離;(2)汽爆處理將步驟(1)稀硫酸預浸後的蔗渣裝入蒸汽爆破罐中進行蒸汽爆破處理,蒸汽壓力為1. 5 2. 2MPa,壓力穩定後維持時間為2 lOmin,瞬間洩壓放料實現爆破,分離;(3)熱水洗滌將步驟(2)汽爆處理後的蔗渣按固液比W/V為1 10 30加入 45°C 70°C熱水重複洗滌蔗渣中可溶性水解物,洗滌次數為1 3次,洗滌後過濾分離;(4)抽提將步驟(3)中熱水充分洗滌後的蔗渣按固液比W/V為1 20 50與低級醇-鹼水體系混合,然後置於反應釜中於110°c 190°C高溫攪拌抽提10 90min,混合物冷卻後過濾分離,得抽提殘渣。所述的低級醇是甲醇、乙醇中的任意一種;或所述的低級醇是甲醇、乙醇的混合物,甲醇與乙醇的體積比是1 5 10。所述的鹼水是氫氧化鈉、氫氧化鈣、NH3中的任意一種的水溶液,所述的鹼水的PH 值範圍為9. O 14. O。所述的低級醇-鹼水體系中低級醇與鹼水的體積比為1 0. 25 4。下面結合實施例對本發明作進一步說明。但本發明的保護範圍不能認為僅局限於下述具體實施方式
。在不脫離本發明基本構思的前提下,所屬領域的技術人員據此做出的簡單推演或同等替換方案,均屬於本發明的保護範圍。實施例1本實施例所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,主要包括以下步驟(1)預處理稱取幹蔗渣lOOOg,於稀硫酸中浸泡,過濾後進行蒸汽爆破處理;汽爆蔗渣加入熱水洗滌可溶性水解物,過濾得到水洗液和濾渣;濾渣加入低級醇-鹼水混合體系,於高壓反應釜中高溫攪拌抽提,過濾分離,水洗,得抽提殘渣和水洗液;抽提殘渣纖維素回收率(以葡萄糖計)為86% ;(2)濃縮脫毒將步驟(1)的水洗液約30L真空濃縮至約5L,加入1 % (W/W)的 Ca(OH)2進行毒性抑制物脫除處理,過濾,用2% (W/W)稀硫酸調節濾液pH至中性,固液分離,得脫毒濃縮水洗液,經檢測木糖濃度36. lg/L ;半纖維素回收率(以木糖計)為62% ;(3)酵母種子液製備將釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌種斜面活化後接入種子培養基葡萄糖 20g/L、酵母膏 2. Og/L、NH4Cl 2. 0g/L、MgSO4 · 7H200. 2g/L、KH2PO4 1. Og/L ;將樹幹畢赤酵母(Pichia stipitis)菌種斜面活化後接入種子培養基木糖20g/ L、酵母膏 2. 0g/L、NH4Cl 2. 0g/L、MgSO4 · 7H20 0. 2g/L、KH2PO4 1. Og/L ;於 28°C振蕩培養 24小時,兩種種子液的OD6tltl值控制在0. 8 ;將該兩種種子液按體積比V 釀酒酵母v樹幹畢赤酵母= 1 0. 5混合可得釀酒酵母與戊糖發酵酵母混合種子液;(4)抽提殘渣530g (乾重)置於發酵罐中,加入步驟O)的脫毒濃縮水洗液,再加入0. 2M醋酸/醋酸鈉緩衝液至pH = 4. 8,補加水至抽提殘渣乾重終濃度為4%,同時按比例加入發酵培養基營養成分(終濃度,W/W)酵母膏0.5%、蛋白腖0. 1%、NH4C1 0.2%,KH2PO4 0.1%,MgSO4 『 7H20 0. 1%, CaCl2 0. 05%, Tween800. 01%, ;115°C滅菌 20min ;再於發酵體系中加入酸性纖維素酶26. 5mL(添加比例10FPU/g抽提殘渣,酶液200FPU/mL),β -葡萄糖苷酶2. 65mL (添加比例5CBIU/g抽提殘渣,酶液100CBIU/mL),木聚糖酶53mL (添加比例 10IU/g抽提殘渣,酶液100IU/mL);並按8%體積比接入步驟(3)中製備的酵母種子液;第一階段於30°C、1 %溶氧飽和水平的限制性供氧條件下糖化發酵30小時,第二階段於36°C、 厭氧條件下糖化發酵30小時。發酵結束經檢測,發酵液乙醇濃度為1. 51% (W/W),產乙醇201g,對幹蔗渣的乙醇產率為20. 1% ο(5)發酵液經過濾、蒸餾可得粗乙醇,再經精餾得95%乙醇,最後經脫水可得無水乙醇。實施例2本實施例所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,主要包括以下步驟(1)預處理同實施例1;(2)濃縮脫毒將步驟(1)的水洗液約30L真空濃縮至約3L,加入5% (W/W)的 Ca(OH)2進行毒性抑制物脫除處理,過濾,用2% (W/W)稀硫酸調節濾液pH至中性,固液分離,得脫毒濃縮水洗液,經測定木糖濃度60. lg/L ;半纖維素回收率(以木糖計)為62% ;(3)酵母種子液製備將釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌種斜面活化後接入種子培養基葡萄糖 10g/L、酵母膏 5. 0g/L、NH4Cl 1. 0g/L、MgSO4 · 7Η200· 5g/L、KH2PO4 0. 5g/L ;將嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)菌種斜面活化後接入種子培養基木糖 10g/L、酵母膏 5. 0g/L,NH4Cl 1. 0g/L、MgSO4 · 7Η200· 5g/L,KH2PO4 0. 5g/L ;於 32°C振蕩培養16小時,兩種種子液的0D_值控制在1. 0 ;將該兩種種子液按體積比V 釀酒酵母v嗜鞣管囊酵 ¢=1:2混合可得釀酒酵母與戊糖發酵酵母混合種子液。(4)抽提殘渣530g(乾重)置於發酵罐中,加入步驟O)的脫毒濃縮水洗液,再加入0. 2M醋酸/醋酸鈉緩衝液至pH = 5. 0,補加水至抽提殘渣乾重終濃度為8%,同時加入發酵培養基營養成分(終濃度,W/W):酵母膏0. 2%、蛋白腖0. 3%、NH4Cl 0.4%, KH2PO4 0. 3%,MgSO4 『 7H20 0. 05%, CaCl2 0. l%,Tween20 0.1%, ;115°C滅菌 20min ;再於發酵體系中加入酸性纖維素酶106mL (添加比例40FPU/g抽提殘渣,酶液200FPU/mL),β -葡萄糖苷酶5. 3mL (添加比例10CBIU/g抽提殘渣,酶液100CBIU/mL),木聚糖酶106mL (添加比例 20IU/g抽提殘渣,酶液100IU/mL);並按12%體積比接入步驟( 中製備的酵母種子液;第一階段於32°C、5%溶氧飽和水平的限制性供氧條件下糖化發酵20小時,第二階段於38°C、 厭氧條件下糖化發酵20小時。經檢測,發酵液乙醇濃度為2. 92% (W/W),產乙醇193g,對幹蔗渣的乙醇產率為19.3%。(5)發酵液經過濾、蒸餾可得粗乙醇,再經精餾得95%乙醇,最後經脫水可得無水乙醇。
實施例3本實施例所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,主要包括以下步驟(1)預處理同實施例1;(2)濃縮脫毒將步驟(1)的水洗液約30L真空濃縮至約4L,加入2% (W/W)的 Ca(OH)2進行毒性抑制物脫除處理,過濾,用2% (W/W)稀硫酸調節濾液pH至中性,固液分離,得脫毒濃縮水洗液,經測定木糖濃度36. lg/L ;半纖維素回收率(以木糖計)為62% ;(3)酵母種子液製備將釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌種斜面活化後接入種子培養基葡萄糖 15g/L、酵母膏 3. Og/L、NH4Cl 1. 5g/L、MgSO4 · 7H200. 3g/L、KH2PO4 0.7g/L;將休哈塔假絲酵母(Candida Shehatae)菌種斜面活化後接入種子培養基木糖 15g/L、酵母膏 3. Og/L、NH4Cl 1. 5g/L、MgSO4 · 7Η200· 3g/L、KH2PO4 0. 7g/L ;於 30°C培養 20 小時,兩種種子液的0D_值都控制在0. 9 ;將該兩種種子液按體積比V 釀酒酵母哈塔假絲酵母 =1:1混合得釀酒酵母與戊糖發酵酵母混合種子液;(4)抽提殘渣530g(乾重)置於發酵罐中,加入步驟O)的脫毒濃縮水洗液,再加入0. 2M醋酸/醋酸鈉緩衝液至pH = 4. 9,補加水至抽提殘渣乾重終濃度為6%,同時加入發酵培養基營養成分(終濃度,W/W):酵母膏0. 4%、蛋白腖0. 2%、NH4Cl 0.3%, KH2PO4
0.2%,MgSO4 『 7H20 0. 07%, CaCl2 0. 08%、PEG2000 0. 05%, ;115°C滅菌 20min ;再於發酵體系中加入酸性纖維素酶53mL(添加比例20FPU/g抽提殘渣,酶液200FPU/mL),β -葡萄糖苷酶5. 3mL (添加比例10CBIU/g抽提殘渣,酶液100CBIU/mL),木聚糖酶53mL (添加比例 10IU/g抽提殘渣,酶液100IU/mL);並按10%體積比接入步驟( 中製備的酵母種子液;第一階段於31°C、3%溶氧飽和水平的限制性供氧條件下糖化發酵M小時,第二階段於37°C、 厭氧條件下糖化發酵M小時。經檢測,發酵液乙醇濃度為2. 02% (W/W),產乙醇184g,對幹蔗渣的乙醇產率為18.4%。(5)發酵液經過濾、蒸餾可得粗乙醇,再經精餾得95%乙醇,最後經脫水可得無水乙醇。實施例4本實施例所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,主要包括以下步驟(1)預處理同實施例1;(2)濃縮脫毒將步驟(1)的水洗液約30L真空濃縮至約5L,加入3% (W/W)的 Ca(OH)2進行毒性抑制物脫除處理,過濾,用2% (W/W)稀硫酸調節濾液pH至中性,固液分離,得脫毒濃縮水洗液,經測定木糖濃度36. lg/L ;半纖維素回收率(以木糖計)為62% ;(3)酵母種子液製備將釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌種斜面活化後接入種子培養基葡萄糖 20g/L、酵母膏 2. 0g/L、NH4Cl 2. 0g/L、MgSO4 · 7H200. 2g/L、KH2PO4
1.Og/L ;將樹幹畢赤酵母(Pichia stipitis)菌種斜面活化後接入種子培養基木糖20g/ L、酵母膏 2. 0g/L、NH4Cl 2. 0g/L,MgSO4 ·7Η20 0. 2g/L、KH2PO4 1. Og/L ;於培養 22 小時, 兩種種子液的OD6tltl值都控制在1. 0 ;將該兩種種子液按體積比V 釀酒酵母v樹幹畢赤酵母=1 : 1 混合可得釀酒酵母與戊糖發酵酵母混合種子液;(4)抽提殘渣530g(乾重)置於發酵罐中,加入步驟O)的脫毒濃縮水洗液,再加入0. 2M醋酸/醋酸鈉緩衝液至pH = 4. 8,補加水至抽提殘渣乾重終濃度為7%,同時加入發酵培養基營養成分(終濃度,W/W):酵母膏0. 5%、蛋白腖0. 1%、NH4Cl 0.2%, KH2PO40. 1 MgSO4 ·7Η20 0. 1%,CaCl2 0. 05%、PEG6000 0· 03%,;115°C滅菌 20min ;再於發酵體系中加入酸性纖維素酶79. 5mL (添加比例30FPU/g抽提殘渣,酶液200FPU/mL),β -葡萄糖苷酶4. 2mL (添加比例8CBIU/g抽提殘渣,酶液100CBIU/mL),木聚糖酶79. 5mL (添加比例 15IU/g抽提殘渣,酶液100IU/mL);並按9%體積比接入步驟(3)中製備的酵母種子液;第一階段於30°C、2%溶氧飽和水平的限制性供氧條件下糖化發酵觀小時,第二階段於36°C、 厭氧條件下糖化發酵26小時。經檢測,發酵液乙醇濃度為2. 54% (W/W),產乙醇195g,對幹蔗渣的乙醇產率為19.51%。(5)發酵液經過濾、蒸餾可得粗乙醇,再經精餾得95%乙醇,最後經脫水可得無水乙醇。以上僅為本發明的具體實施例,並不以此限定本發明的保護範圍;在不違反本發明構思的基礎上所作的任何替換與改進,均屬本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,其特徵在於,主要包括以下步驟(1)預處理將幹蔗渣於稀硫酸中浸泡,過濾後進行蒸汽爆破處理;汽爆蔗渣加入熱水洗滌可溶性水解物,過濾得到水洗液和濾渣;濾渣加入低級醇-鹼水混合體系,於高壓反應釜中高溫攪拌抽提,過濾分離,水洗,得抽提殘渣和水洗液;(2)濃縮脫毒將步驟(1)的水洗液真空濃縮至原體積的1/6 1/10,加入含量為 Iwt % 5wt %的Ca (OH) 2進行毒性抑制物脫除處理,過濾,調節濾液pH至中性,固液分離, 得脫毒濃縮水洗液;(3)酵母種子液製備將釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)菌種接入種子培養基,該種子培養基的主要成份為葡萄糖10 20g/L、酵母膏2. 0 5. Og/L、NH4Cl 1. 0 2. Og/L、MgSO4 · 7H20 0. 2 0. 5g/L、KH2PO4O. 5 1. Og/L ;將戊糖發酵酵母菌種接入種子培養基,該種子培養基的主要成份為木糖10 20g/L、酵母膏2. 0 5. Og/L、NH4Cl 1. 0 2. 0g/L,MgSO4 · 7Η20 0· 2 0. 5g/L,KH2PO4 0· 5 1. 0g/L ;於 28°C 30°C培養 16 24 小時,分別控制釀酒酵母種子液、戊糖發酵酵母種子液的0D_值在0. 8 1. 0 ;將以上兩種種子液混合配製即可得到酵母種子混合液;(4)同步糖化共發酵步驟(1)中的抽提殘渣置於發酵罐中,加入步驟O)的脫毒濃縮水洗液,再加入0. 2M醋酸/醋酸鈉緩衝液至pH = 4. 8 5. 0,補加水至抽提殘渣乾重終濃度為 8wt%,同時加入主要具有以下組成的發酵培養基營養成分和無機鹽酵母膏 0. 2% 0. 5%、蛋白腖 0. 0. 3%, NH4Cl 0. 2% 0. 4%, KH2PO4 0. 0. 3%, MgSO4 · 7Η200· 05% 0. 1%,CaCl2 0. 05% 0. 1 %、非離子型表面活性劑 0. 01% 0. 1% ; 發酵體系滅菌;體系中加入混合纖維素酶製劑,並按發酵體系體積的8% 12%接入步驟(3)中製備的酵母種子混合液,第一階段於30°C 32°C、限制性供氧條件下糖化發酵20 30小時,第二階段於36°C 38°C、厭氧條件下糖化發酵20 30小時;(5)蒸餾/精餾發酵液經過濾、蒸餾、精餾得到乙醇。
2.根據權利要求1所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,其特徵在於,步驟C3)所述的戊糖發酵酵母菌種為樹幹畢赤酵母(Pichia stipitis)或嗜鞣管囊酵母 (Pachysolen tannophilus)或休哈塔假絲酵母(Candida Shehatae)中的任意一種。
3.根據權利要求2所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,其特徵在於,所述酵母種子混合液中釀酒酵母種子液與戊糖發酵酵母種子液的體積比為1 0.5 2。
4.根據權利要求1所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,其特徵在於,步驟(4)所述的非離子型表面活性劑是Tween80或Tween60或Tween40或Tween20或PEG-2000 或PEG-4000或PEG-6000中的任意一種。
5.根據權利要求1-4任一項所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,其特徵在於,步驟(4)所述的纖維素酶製劑是酸性纖維素酶、纖維二糖酶和木聚糖酶的混合;所述的酸性纖維素酶、纖維二糖酶和木聚糖酶的添加量分別是酸性纖維素酶10 40FPU/g抽提殘渣,纖維二糖酶5 10CBIU/g抽提殘渣,木聚糖酶10 20IU/g抽提殘渣。
6.根據權利要求1-4任一項所述的蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,其特徵在於,步驟(4)所述的限制性供氧條件是通過控制攪拌和通氣速率,使得發酵體系溶氧濃度保持在 5%飽和水平。
全文摘要
本發明公開了一種蔗渣高效同步糖化共發酵產乙醇的方法,主要包括以下步驟預處理;濃縮脫毒;酵母種子液製備;同步糖化共發酵;蒸餾/精餾。本發明提供的方法減小了纖維素水解產生的單糖組分對纖維素酶的抑制作用,提高了酶解糖化效率和發酵得率,蔗渣中半纖維素回收率為60%左右,纖維素回收率為86%左右,幹蔗渣乙醇總產率可達到20%左右。
文檔編號C12P19/14GK102251010SQ20111012891
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月18日 優先權日2011年5月18日
發明者劉柏楠, 劉立國, 楊尉, 林香瑤 申請人:廣州優銳生物科技有限公司

同类文章

一種新型多功能組合攝影箱的製作方法

一種新型多功能組合攝影箱的製作方法【專利摘要】本實用新型公開了一種新型多功能組合攝影箱,包括敞開式箱體和前攝影蓋,在箱體頂部設有移動式光源盒,在箱體底部設有LED脫影板,LED脫影板放置在底板上;移動式光源盒包括上蓋,上蓋內設有光源,上蓋部設有磨沙透光片,磨沙透光片將光源封閉在上蓋內;所述LED脫影

壓縮模式圖樣重疊檢測方法與裝置與流程

本發明涉及通信領域,特別涉及一種壓縮模式圖樣重疊檢測方法與裝置。背景技術:在寬帶碼分多址(WCDMA,WidebandCodeDivisionMultipleAccess)系統頻分復用(FDD,FrequencyDivisionDuplex)模式下,為了進行異頻硬切換、FDD到時分復用(TDD,Ti

個性化檯曆的製作方法

專利名稱::個性化檯曆的製作方法技術領域::本實用新型涉及一種檯曆,尤其涉及一種既顯示月曆、又能插入照片的個性化檯曆,屬於生活文化藝術用品領域。背景技術::公知的立式檯曆每頁皆由月曆和畫面兩部分構成,這兩部分都是事先印刷好,固定而不能更換的。畫面或為風景,或為模特、明星。功能單一局限性較大。特別是畫

一種實現縮放的視頻解碼方法

專利名稱:一種實現縮放的視頻解碼方法技術領域:本發明涉及視頻信號處理領域,特別是一種實現縮放的視頻解碼方法。背景技術: Mpeg標準是由運動圖像專家組(Moving Picture Expert Group,MPEG)開發的用於視頻和音頻壓縮的一系列演進的標準。按照Mpeg標準,視頻圖像壓縮編碼後包

基於加熱模壓的纖維增強PBT複合材料成型工藝的製作方法

本發明涉及一種基於加熱模壓的纖維增強pbt複合材料成型工藝。背景技術:熱塑性複合材料與傳統熱固性複合材料相比其具有較好的韌性和抗衝擊性能,此外其還具有可回收利用等優點。熱塑性塑料在液態時流動能力差,使得其與纖維結合浸潤困難。環狀對苯二甲酸丁二醇酯(cbt)是一種環狀預聚物,該材料力學性能差不適合做纖

一種pe滾塑儲槽的製作方法

專利名稱:一種pe滾塑儲槽的製作方法技術領域:一種PE滾塑儲槽一、 技術領域 本實用新型涉及一種PE滾塑儲槽,主要用於化工、染料、醫藥、農藥、冶金、稀土、機械、電子、電力、環保、紡織、釀造、釀造、食品、給水、排水等行業儲存液體使用。二、 背景技術 目前,化工液體耐腐蝕貯運設備,普遍使用傳統的玻璃鋼容

釘的製作方法

專利名稱:釘的製作方法技術領域:本實用新型涉及一種釘,尤其涉及一種可提供方便拔除的鐵(鋼)釘。背景技術:考慮到廢木材回收後再加工利用作業的方便性與安全性,根據環保規定,廢木材的回收是必須將釘於廢木材上的鐵(鋼)釘拔除。如圖1、圖2所示,目前用以釘入木材的鐵(鋼)釘10主要是在一釘體11的一端形成一尖

直流氧噴裝置的製作方法

專利名稱:直流氧噴裝置的製作方法技術領域:本實用新型涉及ー種醫療器械,具體地說是ー種直流氧噴裝置。背景技術:臨床上的放療過程極易造成患者的局部皮膚損傷和炎症,被稱為「放射性皮炎」。目前對於放射性皮炎的主要治療措施是塗抹藥膏,而放射性皮炎患者多伴有局部疼痛,對於止痛,多是通過ロ服或靜脈注射進行止痛治療

新型熱網閥門操作手輪的製作方法

專利名稱:新型熱網閥門操作手輪的製作方法技術領域:新型熱網閥門操作手輪技術領域:本實用新型涉及一種新型熱網閥門操作手輪,屬於機械領域。背景技術::閥門作為流體控制裝置應用廣泛,手輪傳動的閥門使用比例佔90%以上。國家標準中提及手輪所起作用為傳動功能,不作為閥門的運輸、起吊裝置,不承受軸向力。現有閥門

用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置的製作方法

專利名稱:用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置的製作方法背景技術:1-本發明所屬領域本發明涉及一種用來自動讀取管狀容器所載識別碼的裝置,其中的管狀容器被放在循環於配送鏈上的文檔匣或託架裝置中。本發明特別適用於,然而並非僅僅專用於,對引入自動分析系統的血液樣本試管之類的自動識別。本發明還涉及專為實現讀