專利名稱：以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種乙醇的制取工藝，尤其涉及一種以可再生的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的日益枯竭和環(huán)境污染的日益嚴重，利用能源作物生產(chǎn)生物液體燃料受到了世界各國的高度重視。美國、巴西、歐盟等國家和國際組織發(fā)展生物質(zhì)能源的經(jīng)驗表明，以甘蔗、木薯、甜高粱和玉米籽粒等為原料生產(chǎn)燃料酒精，對于建立可持續(xù)發(fā)展的能源系統(tǒng)，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善都具有重大意義。玉米和甜高粱為短日照C4植物，具有很高的光合效率，生長能力特別強，有“高能作物”之稱。根據(jù)美國(Knowles，Don，1984)的試驗表明，每公頃甜高粱秸桿每年的酒精產(chǎn)量達6106L，而號稱太陽能最有效轉(zhuǎn)化器的甘蔗只有4680L。中國科學(xué)院植物研究所植物園的試驗也表明，甜高粱的酒精產(chǎn)量每公頃可達6000L，鮮生物量可達160t/hm2。然而，國內(nèi)外至今未見應(yīng)用甜莖玉米秸稈制取乙醇的報道。最近，遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院在國際上首次研制出莖稈含糖量為15％以上的玉米糧能兩用型雜交種，為大量利用作物甜稈生產(chǎn)乙醇提供了可靠的原料保證。但是，目前應(yīng)用作物甜稈制取乙醇的方法都是以甜桿汁液發(fā)酵來完成的，受到鮮稈保鮮和甜汁存儲以及加工季節(jié)等條件的嚴重限制。本發(fā)明利用甜莖玉米和甜高粱的干秸稈制備乙醇，解決了以往鮮稈生產(chǎn)乙醇遇到的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述技術(shù)問題而提供的一種以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，目的是解決以往采用鮮稈制取乙醇秸桿極難存放和儲藏、生產(chǎn)受時間和季節(jié)限制的問題。
為達上述目的，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，取經(jīng)收集再曬干或風(fēng)干的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈進行粉碎，粉碎后的秸稈粉經(jīng)浸提、濃縮獲濃縮浸提液，濃縮浸提液經(jīng)發(fā)酵得醪液，醪液經(jīng)蒸餾制得乙醇。
所述的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為含水量低于16％的干秸稈。
所述的浸提步驟為取秸稈粉末加6-15倍的水進行攪拌，每隔0.5-3小時攪拌一次，在室溫下放置15-35小時得浸提液。
所述的濃縮是利用減壓蒸餾法把浸提液濃縮成可溶性糖濃度為20-40％的濃縮浸提液。
所述的發(fā)酵工藝步驟為取濃縮浸提液，加入質(zhì)量為濃縮浸提液0.08-0.2％K2HPO4、0.15-0.25％(NH4)2SO4和0.025-0.075％MgSO4的營養(yǎng)鹽以及混合酵母在發(fā)酵罐中發(fā)酵得醪液。
所述的蒸餾步驟為所得的醪液經(jīng)過粗蒸餾和精餾后，獲得高純度的乙醇。
所述的收集步驟為玉米和高粱籽粒成熟收獲后，收集莖稈并扎成小捆。
所述的曬干或風(fēng)干步驟為為防止莖稈變質(zhì)，將扎好的秸桿捆以10-20捆為一組立放在田間或空地上，使稈內(nèi)水分盡快蒸發(fā)。
所述的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為甜莖玉米雜交種或甜高粱雜交種干秸稈。
本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果如下本發(fā)明的優(yōu)點所用原料為甜莖玉米或甜高粱的干秸稈，甜莖干秸桿極易存放和儲藏，且可隨時加工生產(chǎn)乙醇而不受時間和季節(jié)等因素限制；以甜莖干秸桿為原料制取乙醇生產(chǎn)操作比較簡單易行。
本發(fā)明的有益效果甜莖玉米和甜高粱干秸稈生產(chǎn)的乙醇質(zhì)量好，其密度為789g/ml，沸點為78.31℃，可以燃燒，自燃點為558℃，1kg乙醇完全燃燒可放出7000-7100Kca的熱量。采用本發(fā)明制備方法制取的乙醇可廣泛應(yīng)用于能源、工業(yè)、醫(yī)療和食品等行業(yè)中，也可作為燃料、消毒劑和食品飲料等使用。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例進行說明，但本發(fā)明的保護范圍不受實施例所限。
實施例1分別收集籽粒收獲后的甜莖玉米遼能2號和甜高粱遼能101的秸稈，并扎成小捆，玉米15-20根為一捆，高粱20-30根為一捆，使稈內(nèi)水分盡快蒸發(fā)；分堆站立碼放在田間或空地上，玉米和高粱均每15-30捆為一堆；經(jīng)自然干燥1-6個月后，甜莖玉米或甜高粱秸稈成為含水量低于16％的干秸稈；將甜玉米或甜高粱干秸桿分別破碎，粉碎得越細越好；取玉米或高粱秸稈粉各50公斤制取乙醇，以下玉米或高粱秸稈粉加工乙醇的工藝相同；取玉米秸稈粉加入500-750kg的水，在室溫下浸泡24左右小時，每隔2小時左右攪拌一次；然后過濾浸提液；用減壓蒸餾法將過濾液濃縮至含糖量為30％的濃縮浸提溶液；向濃縮浸提溶液中加入質(zhì)量為濃縮浸提液0.08％K2HPO4、0.15-0.25％(NH4)2SO4和0.025-0.075％MgSO4的營養(yǎng)鹽以及混合酵母在發(fā)酵罐中發(fā)酵得醪液；醪液經(jīng)過粗蒸餾和精餾后，獲得高純度的乙醇。玉米遼能2號50公斤秸稈粉生產(chǎn)出6.92L乙醇，高粱遼能101的50公斤秸稈粉制取了7.16L乙醇。
采用上述方法制得的乙醇產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準為由甜莖玉米或甜高粱干秸稈生產(chǎn)的乙醇(CH3CH2OH)是具特殊醇香味的無色透明的無雜質(zhì)液體，易揮發(fā)，可溶于水。其密度為789g/ml，沸點為78.31℃，可以燃燒，自燃點為558℃，1kg乙醇完全燃燒可放出7000-7100Kca的熱量。
實施例2分別收集籽粒收獲后的甜莖玉米和甜高粱的秸稈，并扎成小捆，玉米15-20根為一捆，高粱20-30根為一捆，使稈內(nèi)水分盡快蒸發(fā)；分堆站立碼放在田間或空地上，玉米和高粱均每15-30捆為一堆；經(jīng)自然干燥1-6個月后，使甜莖玉米或甜高粱秸稈含水量低于16％；將甜玉米或甜高粱秸桿分別破碎，粉碎得越細越好；取玉米或高粱秸稈粉各50公斤制取乙醇，以下甜玉米或甜高梁秸稈粉加工乙醇的工藝相同；取甜高梁秸稈粉加入300kg的水，與室溫下浸泡15-35左右小時，每隔0.5-3小時左右攪拌一次；然后過濾浸提液；用減壓蒸餾法將過濾液濃縮至含糖量為20-40％的濃縮浸提溶液；向濃縮浸提溶液中加入質(zhì)量為濃縮浸提溶液0.08％K2HPO4、0.150％(NH4)2SO4和0.025％MgSO4以及混合酵母在固定化酵母流化床反應(yīng)器中發(fā)酵得醪液；醪液經(jīng)過粗蒸餾和精餾后，獲得高純度的乙醇。
實施例3分別收集籽粒收獲后的甜莖玉米雜交種或甜高梁雜交種的秸稈，并扎成小捆，玉米15-20根為一捆，高粱20-30根為一捆，使稈內(nèi)水分盡快蒸發(fā)；分堆站立碼放在田間或空地上，玉米和高粱均每15-30捆為一堆；經(jīng)自然干燥1-6個月后，使甜莖玉米雜交種或甜高粱雜交種秸稈內(nèi)的含水量低于16％；將甜玉米或甜高粱秸桿分別破碎，粉碎得越細越好；取玉米或高粱秸稈粉各50公斤制取乙醇，以下甜玉米或甜高粱秸稈粉加工乙醇的工藝相同；取甜高粱秸稈粉加入750kg的水，與室溫下浸泡15-35左右小時，每隔0.5-3小時左右攪拌一次；然后過濾浸提液；用減壓蒸餾法將過濾液濃縮至含糖量為20-40％的濃縮浸提溶液；向濃縮浸提溶液中加入質(zhì)量為濃縮浸提溶液0.08-0.2％K2HPO4、0.250％(NH4)2SO4和0.075％MgSO4以及混合酵母在發(fā)酵罐中發(fā)酵得醪液；醪液經(jīng)過粗蒸餾和精餾后，獲得高純度的乙醇。
權(quán)利要求
1.以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，取經(jīng)收集再曬干或風(fēng)干的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈進行粉碎，粉碎后的秸稈粉經(jīng)浸提、濃縮得濃縮浸提液，濃縮浸提液經(jīng)發(fā)酵得醪液，醪液經(jīng)蒸餾制得乙醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以甜莖玉米或甜高梁的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，其特征在于所述的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為含水量低于16％的干秸稈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，其特征在于所述的浸提步驟為取秸稈粉末加6-15倍的水進行攪拌，每隔0.5-3小時攪拌一次，在室溫下放置15-35小時得浸提液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，其特征在于所述的濃縮是利用減壓蒸餾法把浸提液濃縮成可溶性糖濃度為20-40％的濃縮浸提液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以甜莖玉米或甜高梁的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，其特征在于所述的發(fā)酵工藝步驟為取濃縮浸提液，加入質(zhì)量為濃縮浸提液0.08-0.2％K2HPO4、0.15-0.25％(NH4)2SO4和0.025-0.075％MgSO4的營養(yǎng)鹽以及混合酵母在發(fā)酵罐中發(fā)酵得醪液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，其特征在于所述的蒸餾步驟為所得的醪液經(jīng)過粗蒸餾和精餾后，獲得高純度的乙醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，其特征在于所述的收集步驟為玉米和高粱籽粒成熟收獲后，收集莖稈并扎成小捆。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，其特征在于所述的曬干或風(fēng)干步驟為為防止莖稈變質(zhì)，將扎好的秸桿捆以10-20捆為一組立放在田間或空地上，使稈內(nèi)水分盡快蒸發(fā)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝，其特征在于所述的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為甜莖玉米雜交種或甜高粱雜交種干秸稈。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種乙醇的制取工藝，尤其是以可再生的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈為原料制取乙醇的工藝。其工藝如下取經(jīng)收集再曬干或風(fēng)干的甜莖玉米或甜高粱的干秸稈進行粉碎，粉碎后的秸稈粉經(jīng)浸提、濃縮得濃縮浸提液，濃縮浸提液經(jīng)發(fā)酵得醪液，醪液經(jīng)蒸餾制得乙醇。本發(fā)明使用的含糖干秸稈易存放和儲藏，并可隨時加工生產(chǎn)乙醇。避免現(xiàn)行的鮮稈加工導(dǎo)致的榨汁時間緊迫，糖汁儲存困難等問題。用甜莖干秸稈生產(chǎn)乙醇操作比較簡單，所生產(chǎn)的乙醇可廣泛應(yīng)用于能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和食品等行業(yè)。
文檔編號C12P7/10GK1970777SQ20061013439
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者楊立國 申請人:楊立國