專利名稱：稻草秸稈液態(tài)發(fā)酵2,3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物酶在稻草秸稈資源生產(chǎn)2， 3-丁二醇清潔燃料中的應(yīng)用 技術(shù)，屬生物質(zhì)能領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2, 3-丁二醇燃料作為可再生能源不會(huì)枯竭，并且不會(huì)引起溫室效應(yīng)。微生物 發(fā)酵糖可以生產(chǎn)2， 3-丁二醇燃料。目前在工業(yè)生產(chǎn)中用于發(fā)酵產(chǎn)2， 3-丁二醇的 微生物主要是細(xì)菌-克雷伯氏菌(刃Ww'Wh)或芽孢稈菌屬(^9w77"s)等。 包括秸稈在內(nèi)的含有糖類物質(zhì)的生物質(zhì)都可能作為2， 3-丁二醇發(fā)酵的原料，大分 子物質(zhì)的利用需先經(jīng)過酶的降解。生物2, 3-丁二醇作為石油的替代物，其產(chǎn)業(yè)鏈 還在繼續(xù)延伸。我國(guó)有發(fā)展纖維素制2， 3-丁二醇的有利條件，每年僅稻草秸稈就 有3億多噸(干重)，而我國(guó)糧食資源并不豐富，因此將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為2， 3-丁二 醇燃料，形成產(chǎn)業(yè)化利用，非常適合我國(guó)的國(guó)情，從能源安全角度上看也是十分 有利的，而且可消除由焚燒秸稈造成的環(huán)境問題。
現(xiàn)有的秸稈(稻草秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈)資源生產(chǎn)2， 3-丁二醇燃料 的清潔技術(shù)，如以全秸稈為原料，無論采用酸解法或酶解法生產(chǎn)2， 3-丁二醇清 潔燃料；其中大量的半纖維素、木質(zhì)素和灰分殘留在發(fā)酵液中，帶來后續(xù)廢液 處理的難題至今難以解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以造紙工業(yè)經(jīng)堿化后或液化法得到的纖維素為主要原料， 經(jīng)生物工程技術(shù)處理，生產(chǎn)出低成本的生物2， 3-丁二醇燃料。
本發(fā)明涉及一種稻草秸稈資源2， 3-丁二醇燃料生產(chǎn)的清潔技術(shù)，如以全稻 草秸稈為原料采用酸解法或酶解法生產(chǎn)2， 3-丁二醇清潔燃料；其中大量的半纖 維素、木質(zhì)素和灰分殘留在發(fā)酵液中，帶來后續(xù)廢液處理的難題至今難以解決。 而本發(fā)明其特征在于它選用稻草為原料，通過堿法或液化法將其中大量的半纖 維素、木質(zhì)素和灰分分離出，而將得到的纖維素(已聚糖)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，接入細(xì) 菌-克雷伯氏菌屬(^7e力w'eWa)或芽孢稈菌屬(萬a^77"s)進(jìn)行2, 3-丁二醇發(fā) 酵生產(chǎn)，以草代糧、變廢為寶，降低了 2， 3-丁二醇生產(chǎn)成本；廢液中只有少量
3的殘留半纖維素、木素和灰分，即使原料水解發(fā)酵不完全，廢液中固液分離容
易，還可再利用，因此減少了環(huán)境污染。每公斤稻草秸稈纖維素原料產(chǎn)糖液0.6kg， 發(fā)酵結(jié)束減壓蒸餾提取2， 3 丁二醇燃料0.2-0.30kg。該2, 3-丁二醇燃料的生產(chǎn) 具有生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，起到開發(fā)資源保護(hù)環(huán)境的雙重效果。 本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 稻草秸稈液態(tài)發(fā)酵2， 3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方法，其特征在于包括以下 步驟
1) 原料準(zhǔn)備以在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料、液化法 得到的秸稈中的纖維素原料或經(jīng)堿化蒸煮得到的秸稈中的纖維素原料，其中纖
維素60 71%，粉碎備用；
2) 酶解取上述原料按照2 5%的加酶量加入纖維素復(fù)合酶制劑(Cellulose Multi-enzyme),在加水比按原料重量的5~7倍，pH5.5 7.0， 35~ 45°C的條件 下酶解3 5天；
3) 液態(tài)發(fā)酵；
4) 蒸餾減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇。
所述的在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料的纖維素為 60~71%。
所述的在液化法得到的秸稈中的纖維素原料為60~68%。 所述液態(tài)發(fā)酵過程具體優(yōu)選為按1~5%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)
菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%，
加水至100ml ( W/V ),在30 4(TC保溫發(fā)酵3~5天。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l
造紙工業(yè)經(jīng)堿化后得到的纖維素1公斤。按2%的比例加入纖維素酶，PH值 6.5，加水比5.5， 36。C酶解3天左右。然后按2%的接種量加入細(xì)菌菌液，在35 'C保溫發(fā)酵3天，液態(tài)發(fā)酵過程接種產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方 法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%,加水至100ml ( W/V ),經(jīng)過蒸餾得到2， 3-丁二醇燃料0. 24kg。 實(shí)施例2
經(jīng)堿法蒸煮得到的纖維素1公斤。按3%的比例加入纖維素酶，在PH值6.0，加水比6.0， 38。C酶解4天左右。然后按3%的接種量加入細(xì)菌菌液，在36"C保 溫發(fā)酵3天，液態(tài)發(fā)酵過程接種產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法； 牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%,氯化鈉0.5°/。，加水至100ml ( W/V ),經(jīng) 過減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇燃料0. 26kg。 實(shí)施例3
液化法得到的纖維素1公斤。按3%的比例加入纖維素酶，在加水比6.0， PH 值6.5， 4(TC酶解3天。然后按2%的接種量加入細(xì)菌菌液，36"C保溫發(fā)酵3天， 液態(tài)發(fā)酵過程接種產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋 白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%，加水至100ml ( W/V ),經(jīng)過減壓蒸餾得到 2, 3-丁二醇燃料0. 27kg。 實(shí)施例4
液化法得到的纖維素1公斤。按4%的比例加入纖維素酶，在加水比6.5， PH 值6.5， 42。C酶解4天。然后按3%的接種量加入細(xì)菌菌液，38"C保溫發(fā)酵3天， 液態(tài)發(fā)酵過程接種產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋 白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%，加水至100ml ( W/V ),經(jīng)過減壓蒸餾得到 2, 3-丁二醇燃料0. 28kg。 實(shí)施例5
造紙工業(yè)經(jīng)堿化后得到的纖維素1公斤。按5%的比例加入纖維素酶，PH值 7.0，加水比7.0, 45"C酶解5天左右。然后按5%的接種量加入細(xì)菌菌液，在40 "C保溫發(fā)酵5天，液態(tài)發(fā)酵過程接種產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方 法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5°/。，加水至100ml ( W/V ),經(jīng)過蒸餾得到2， 3-丁二醇燃料0. 27kg。 實(shí)施例6
經(jīng)堿法蒸煮得到的纖維素1公斤。按3%的比例加入纖維素酶，在PH值5.5， 加水比5.0， 35'C酶解4天左右。然后按1%的接種量加入細(xì)菌菌液，在3(TC保 溫發(fā)酵4天，液態(tài)發(fā)酵過程接種產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法； 牛肉膏1%,蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%，加水至100ml ( W/V ),經(jīng) 過減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇燃料0.24kg。
權(quán)利要求
1、稻草秸稈液態(tài)發(fā)酵2，3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方法，其特征在于包括以下步驟1)原料準(zhǔn)備以在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料、液化法得到的秸稈中的纖維素原料或經(jīng)堿化蒸煮得到的秸稈中的纖維素原料，其中纖維素60～71％，粉碎備用；2)酶解取上述原料按照2～5％的加酶量加入纖維素復(fù)合酶制劑(CelluloseMulti-enzyme)，在加水比按原料重量的5～7倍，pH5.5～7.0，35～45℃的條件下酶解3～5天；3)液態(tài)發(fā)酵；4)蒸餾減壓蒸餾得到2，3-丁二醇。
2、 如權(quán)利要求1所述的稻草秸稈液態(tài)發(fā)酵2， 3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方 法，其特征在于所述的在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料的纖維 素為60 71%。
3、 如權(quán)利要求1所述的稻草秸稈液態(tài)發(fā)酵2， 3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方 法，其特征在于所述的在液化法得到的秸稈中的纖維素原料為60 68%。
4、 如權(quán)利要求1~3中任意一項(xiàng)所述的稻草秸稈液態(tài)發(fā)酵2， 3-丁二醇生產(chǎn) 清潔燃料的方法，其特征在于所述液態(tài)發(fā)酵具體為按1 5%的接種量加入產(chǎn)酸克 雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯 化鈉0.5°/。，加水至100ml ( W/V ),在30 4(TC保溫發(fā)酵3~5天。
全文摘要
稻草秸稈液態(tài)發(fā)酵2，3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方法，其特征在于包括以下步驟1)原料準(zhǔn)備以在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料、液化法得到的秸稈中的纖維素原料或經(jīng)堿化蒸煮得到的秸稈中的纖維素原料，其中纖維素60～71％，粉碎備用；2)酶解取上述原料按照2～5％的加酶量加入纖維素復(fù)合酶制劑(Cellulose Multi-enzyme)，在加水比按原料重量的5～7倍，pH5.5～7.0，35～45℃的條件下酶解3～5天；3)液態(tài)發(fā)酵；4)蒸餾減壓蒸餾得到2，3-丁二醇。該2，3-丁二醇燃料的生產(chǎn)具有生產(chǎn)成本低的特點(diǎn)，起到開發(fā)資源保護(hù)環(huán)境的雙重效果。
文檔編號(hào)C12R1/07GK101586127SQ200910012168
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者何連芳, 張玉蒼, 洋 楊 申請(qǐng)人:大連工業(yè)大學(xué)