專利名稱：一種甜高粱稈聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法。
背景技術(shù)：
人類在進(jìn)入21世紀(jì)以后，生存發(fā)展遭遇了兩個(gè)瓶頸問題，一個(gè)是環(huán)境惡化問題， 一個(gè)是化石能源短缺的問題。為了逐步擺脫對傳統(tǒng)能源的過度依賴、減少對環(huán)境的污染，許多國家紛紛尋找傳統(tǒng)能源的替代物。燃料乙醇是一種優(yōu)質(zhì)的液體燃料，可以直接代替汽油、 柴油等石油燃料，是最易工業(yè)化的一種民用燃料或內(nèi)燃機(jī)燃料，是最具有發(fā)展?jié)摿Φ氖吞娲剂?。目前，生產(chǎn)生物乙醇的生物質(zhì)原料大致可分為三類①淀粉類原料(如玉米、小麥、水稻、馬鈴薯、木薯、紅薯)含蔗糖類原料(如甘蔗、甜菜、甜高粱、水果)木質(zhì)纖維素(如林業(yè)廢棄物、秸桿、麥草、玉米芯、甘蔗渣等)。作為能源作物，甜高粱具有令人矚目的優(yōu)勢。種植糧桿兼用型甜高粱，既可收獲籽粒，又可收獲莖葉。甜高粱的籽粒既可食用，又可作為飼料和工業(yè)原料；莖桿中糖分能夠應(yīng)用清華大學(xué)開發(fā)的先進(jìn)固體發(fā)酵技術(shù)(ASSF)， 高效率地轉(zhuǎn)化為乙醇，在生產(chǎn)燃料乙醇的同時(shí)，副產(chǎn)大量酒糟。上述酒糟的產(chǎn)量遠(yuǎn)大于乙醇的產(chǎn)量。隨著甜高粱乙醇生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，石油資源的短缺，更需要將酒糟作為運(yùn)輸燃料和化工產(chǎn)品的原料，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。由于木質(zhì)纖維素原料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，纖維素被半纖維素和木質(zhì)素包裹形成了更加致密的三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，為了將纖維素降解成葡萄糖必須采取預(yù)處理技術(shù)，破壞上述三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)纖維素酶的可及性。目前，已經(jīng)開發(fā)出各類提高纖維素轉(zhuǎn)化率的物理、化學(xué)預(yù)處理方法。在理論上，天然纖維素原料的生物降解不存在原則性困難，可一旦將其工業(yè)化時(shí)就會(huì)出現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)難以過關(guān)的障礙。由于預(yù)處理方法能耗大、成本高，使得纖維素乙醇與當(dāng)今的石油價(jià)格、淀粉乙醇價(jià)格比較，在經(jīng)濟(jì)效益上還難于在競爭中立足。目前，要降低纖維素乙醇的成產(chǎn)成本，必須降低預(yù)處理的成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素原料中的各主要組分的綜合利用。甜高粱桿中的糖分固態(tài)發(fā)酵生成的乙醇通過蒸餾工藝來分離純化。堿處理具有脫木質(zhì)素和降低結(jié)晶度的能力，是發(fā)現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣、最有效的預(yù)處理手段之一。堿預(yù)處理是一定的溫度下將纖維素原料在堿液中浸潰，操作簡便，條件溫和。如果能夠?qū)⑸鲜鰤A預(yù)處理步驟與蒸餾步驟合二為一，將能夠節(jié)省堿預(yù)處理工序所需的設(shè)備、能耗、時(shí)間等，極大的降低預(yù)處理成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，解決纖維素乙醇生產(chǎn)步驟繁多、成本高的不足。一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，按照如下步驟進(jìn)行
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(I)將甜高粱桿粉碎，調(diào)節(jié)含水量為60-80% ;按照如下比例接種酵母菌甜高粱桿質(zhì)量酵母菌培養(yǎng)液體積為Ikg (100-200) ml ;調(diào)節(jié)發(fā)酵罐罐內(nèi)溫度為25 35°C，發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)速度為O. I Irpm,發(fā)酵,發(fā)酵時(shí)間為18 42h ；(2)向每50g發(fā)酵料上噴淋5 25mL O. 5-10. Omol/L的堿液，加熱蒸餾，收集冷凝液，當(dāng)收集的冷凝液的體積數(shù)達(dá)到達(dá)加入發(fā)酵料質(zhì)量的一半后停止，剩余固相為打開木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的蒸餾料；(3)水洗堿蒸餾料并固液分離得到液相的堿木質(zhì)素和固相的去木質(zhì)素殘?jiān)?4)將去木質(zhì)素殘?jiān)春笞鳛槊附獾孜?，加入酶解緩沖液，然后加入酶進(jìn)行酶解，酶解的條件為在酶解液PH值為4 6，酶解底物的重量百分?jǐn)?shù)為5 30%的條件下，將酶加入到酶解緩沖液中，加入量為5 30FPU/g底物，在45 55°C的溫度酶解24 120h， 得到酶解混合液；(5)將酶解混合液接種酵母發(fā)酵，發(fā)酵的條件為先將酶解混合液在115 121°C 滅菌10 20min，然后在酵母接種量為酶解混合液體積的5 20%，發(fā)酵罐內(nèi)溫度為25 35°C的條件下，發(fā)酵20 42h，得到乙醇溶液。步驟(I)中所述粉碎是將甜高粱桿粉碎成直徑I 2mm，長度小于30mm的絲狀。步驟(I)所述酵母菌培養(yǎng)液的濃度為每mL酵母液中含5X IO6-SX IO7個(gè)酵母細(xì)胞。步驟(4)中所述的酶為纖維素酶。所述酵母為TSH-Sc-OOI菌種或者安琪酵母；所述TSH-Sc-OOI菌種與專利 CN101033476A中的TSH-Sc-001菌種相同(保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，保藏日期2007年3月6日，登記入冊編號1949)。所述固液分離的方法為抽濾、離心、沉降或旋液分離中的一種或一種以上。步驟(2)中所述的堿液為O. 5 10. Omol/L的NaOH, Ca(OH)2或者KOH溶液。所述酶解緩沖液為檸檬酸鈉緩沖溶液。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的方法綜合利用了甜高粱桿中糖分、木質(zhì)素、纖維素和半纖維素；將甜高粱桿中糖分產(chǎn)乙醇工藝中的蒸餾步驟與纖維素產(chǎn)乙醇的預(yù)處理步驟合二為一，在沒有影響糖分產(chǎn)乙醇產(chǎn)率的情況下，節(jié)省了纖維素乙醇堿預(yù)處理所需的設(shè)備、能耗、時(shí)間等，使得纖維素乙醇的預(yù)處理的成本降低。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例I收割成熟的甜高粱，以總糖含量11%,還原糖含量7%的甜高粱秸桿為原料，粉碎成直徑I 2mm長度小于30mm的絲狀，用去離子水調(diào)節(jié)粉碎的甜高粱桿含水量為70%。 向密閉料倉中加入TSH-Sc-001菌種，與粉碎物料混合后在連續(xù)固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵。酵母接種量為10% (即粉碎物料與酵母液的比例為Ikg IOOmL,每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，調(diào)節(jié)各操作參數(shù)，保持罐內(nèi)溫度為30 35°C，發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)速度為 0. 25rpm,發(fā)酵時(shí)間30h。向每50g發(fā)酵料噴入25mL 2. 5mol/L的NaOH溶液，加熱蒸餾，收集冷凝液，當(dāng)收集的冷凝液的體積數(shù)(mL)達(dá)到加入發(fā)酵料量(g)的一半后停止。發(fā)酵后測得乙醇收率 94. 04%。先抽濾堿蒸餾混合液得到去木質(zhì)素殘?jiān)蛪A木質(zhì)素溶液，然后用稀酸將堿木質(zhì)素溶液PH值調(diào)至2后，靜置，然后離心分離得到堿木質(zhì)素。去木質(zhì)素殘?jiān)某煞纸M成為纖維素57. 69%、半纖維素30. 81 %、木質(zhì)素7. 34%.取去木質(zhì)素殘?jiān)麿. 5g (干重)水洗后作為酶解底物加入到三角瓶中，加入檸檬酸鈉緩沖溶液，酶解底物重量百分?jǐn)?shù)為5%的條件下，調(diào)節(jié)酶解液的pH值為5. 1，將纖維素酶加入到酶解液中，加入量為10FPU/g底物，在50°C的溫度下，以150rpm的轉(zhuǎn)速酶解。酶解結(jié)束后固液分離得到酶解混合液和酶解木質(zhì)素。酶解糖化72h纖維素的轉(zhuǎn)化率為 77. 63%。將酶解混合液在115°C滅菌20min，然后在TSH-Sc-OOl接種量為15% (即酵母液與酶解混合液的體積比為15%，每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，罐內(nèi)溫度為30°C 的條件下發(fā)酵20h。乙醇收率達(dá)95. 51 %。酶解混合液中葡萄糖的量均由高效液相色譜測得。乙醇的量由氣相色譜測得。實(shí)施例中的物料的成分組成均是按NREL方法測得。實(shí)施例2收割成熟的甜高粱，以總糖含量11%,還原糖含量7%的甜高粱秸桿為原料，粉碎成直徑I 2mm長度小于30mm的絲狀，用去離子水調(diào)節(jié)粉碎的甜高粱桿含水量為70%。 向密閉料倉中加入TSH-Sc-001菌種，與粉碎物料混合后在連續(xù)固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵。酵母接種量為10% (即粉碎物料與酵母液的比例為Ikg IOOmL,每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，調(diào)節(jié)各操作參數(shù)，保持罐內(nèi)溫度為30 35°C，發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)速度為 0.25rpm，發(fā)酵時(shí)間30h。向每50g發(fā)酵料噴入25mL 2. 5mol/L的KOH溶液，加熱蒸餾，收集冷凝液，當(dāng)收集的冷凝液的體積數(shù)(mL)達(dá)到達(dá)加入發(fā)酵料量(g)的一半后停止。發(fā)酵后測得乙醇收率93. 36%。先抽濾堿蒸餾混合液得到去木質(zhì)素殘?jiān)蛪A木質(zhì)素溶液，然后用稀酸將堿木質(zhì)素溶液PH值調(diào)至2后，靜置，然后離心分離得到堿木質(zhì)素。去木質(zhì)素殘?jiān)某煞纸M成為纖維素57. 10%、半纖維素30. 02%、木質(zhì)素6. 50%。取去木質(zhì)素殘?jiān)?. 5g (干重)水洗后作為酶解底物加入到三角瓶中，加入檸檬酸鈉緩沖溶液，酶解底物重量百分?jǐn)?shù)為5%的條件下，調(diào)節(jié)酶解液的pH值為5. 1，將纖維素酶加入到酶解液中，加入量為10FPU/g底物，在50°C的溫度下，以150rpm的轉(zhuǎn)速酶解。酶解結(jié)束后固液分離得到酶解混合液和酶解木質(zhì)素。酶解糖化72h纖維素的轉(zhuǎn)化率為 70. 25%。將酶解混合液在115°C滅菌20min，然后在TSH-Sc-001接種量為15% (即酵母液與酶解混合液的體積比為15%，每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，罐內(nèi)溫度為30°C 的條件下發(fā)酵20h。乙醇收率達(dá)95. 62%。酶解混合液中葡萄糖的量均由高效液相色譜測得。乙醇的量由氣相色譜測得。實(shí)施例中的物料的成分組成均是按NREL方法測得。實(shí)施例3收割成熟的甜高粱，以總糖含量11%,還原糖含量7%的甜高粱秸桿為原料，粉碎成直徑I 2mm長度小于30mm的絲狀，用去離子水調(diào)節(jié)粉碎的甜高粱桿含水量為70%。 向密閉料倉中加入TSH-Sc-001菌種，與粉碎物料混合后在連續(xù)固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵。酵母接種量為10% (即粉碎物料與酵母液的比例為Ikg IOOmL,每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，調(diào)節(jié)各操作參數(shù)，保持罐內(nèi)溫度為30 35°C，發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)速度為 O. 25rpm，發(fā)酵時(shí)間30h。向每50g發(fā)酵料噴入25mL 2. 5mol/L的Ca (OH) 2溶液，加熱蒸餾， 收集冷凝液，當(dāng)收集的冷凝液的體積數(shù)(HiL)達(dá)到達(dá)加入發(fā)酵料量(g)的一半后停止。發(fā)酵后測得乙醇收率92. 34%。先抽濾堿蒸餾混合液得到去木質(zhì)素殘?jiān)蛪A木質(zhì)素溶液，然后用稀酸將堿木質(zhì)素溶液PH值調(diào)至2后，靜置，然后離心分離得到堿木質(zhì)素。去木質(zhì)素殘?jiān)某煞纸M成為纖維素41. 95%、半纖維素26. 20%、木質(zhì)素14. 52%。取去木質(zhì)素殘?jiān)麿. 5g (干重)水洗后作為酶解底物加入到三角瓶中，加入檸檬酸鈉緩沖溶液，酶解底物重量百分?jǐn)?shù)為5%的條件下，調(diào)節(jié)酶解液的pH值為5. 1，將纖維素酶加入到酶解液中，加入量為10FPU/g底物，在50°C的溫度下，以150rpm的轉(zhuǎn)速酶解。酶解結(jié)束后固液分離得到酶解混合液和酶解木質(zhì)素。酶解糖化72h纖維素的轉(zhuǎn)化率為8. 22%。將酶解混合液在115°C滅菌20min，然后在TSH-Sc-OOl接種量為15% (即酵母液與酶解混合液的體積比為15%，每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，罐內(nèi)溫度為30°C 的條件下發(fā)酵20h。乙醇收率達(dá)90. 05%。酶解混合液中葡萄糖的量均由高效液相色譜測得。乙醇的量由氣相色譜測得。實(shí)施例中的物料的成分組成均是按NREL方法測得。實(shí)施例4收割成熟的甜高粱，以總糖含量11%,還原糖含量7%的甜高粱秸桿為原料，粉碎成直徑I 2mm長度小于30mm的絲狀，用去離子水調(diào)節(jié)粉碎的甜高粱桿含水量為70%。 向密閉料倉中加入TSH-Sc-001菌種，與粉碎物料混合后在連續(xù)固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵。酵母接種量為10% (即粉碎物料與酵母液的比例為Ikg IOOmL,每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，調(diào)節(jié)各操作參數(shù)，保持罐內(nèi)溫度為30 35°C，發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)速度為 O. 25rpm,發(fā)酵時(shí)間30h。向每50g發(fā)酵料加入15mL 6. 67mol/L的NaOH溶液，加熱蒸餾，收集冷凝液，當(dāng)收集的冷凝液的體積數(shù)(HiL)達(dá)到達(dá)加入發(fā)酵料量(g)的一半后停止。發(fā)酵后測得乙醇收率92. 09%。先抽濾堿蒸餾混合液得到去木質(zhì)素殘?jiān)蛪A木質(zhì)素溶液，然后用稀酸將堿木質(zhì)素溶液PH值調(diào)至2后，靜置，然后離心分離得到堿木質(zhì)素。去木質(zhì)素殘?jiān)某煞纸M成為纖維素61. 63%、半纖維素27. 55%、木質(zhì)素7. 86%。取去木質(zhì)素殘?jiān)?. 5g (干重)水洗后作為酶解底物加入到三角瓶中，加入檸檬酸鈉緩沖溶液，酶解底物重量百分?jǐn)?shù)為5%的條件下，調(diào)節(jié)酶解液的pH值為5. 1，將纖維素酶加入到酶解液中，加入量為10FPU/g底物，在50°C的溫度下，以150rpm的轉(zhuǎn)速酶解。酶解結(jié)束后固液分離得到酶解混合液和酶解木質(zhì)素。酶解糖化72h纖維素的轉(zhuǎn)化率為 57. 05%。將酶解混合液在115°C滅菌20min，然后在TSH-Sc-001接種量為15% (即酵母液與酶解混合液的體積比為15%，每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，罐內(nèi)溫度為30°C的條件下發(fā)酵30h。乙醇收率達(dá)91. 12%。酶解混合液中葡萄糖的量均由高效液相色譜測得。乙醇的量由氣相色譜測得。實(shí)施例中的物料的成分組成均是按NREL方法測得。實(shí)施例5收割成熟的甜高粱，以總糖含量11%，還原糖含量7%的甜高粱秸桿為原料，粉碎成直徑I 2mm長度小于30mm的絲狀，用去離子水調(diào)節(jié)粉碎的甜高粱桿含水量為70%。 向密閉料倉中加入TSH-Sc-001菌種，與粉碎物料混合后在連續(xù)固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵。酵母接種量為10% (即粉碎物料與酵母液的比例為Ikg IOOmL,每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，調(diào)節(jié)各操作參數(shù)，保持罐內(nèi)溫度為30 35°C，發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)速度為 O. 25rpm,發(fā)酵時(shí)間30h。向每50g發(fā)酵料噴入25mL 2. 5mol/L的NaOH溶液，加熱蒸餾，收集冷凝液，當(dāng)收集的冷凝液的體積數(shù)(HiL)達(dá)到達(dá)加入發(fā)酵料量(g)的一半后停止。發(fā)酵后測得乙醇收率93. 02%。先抽濾堿蒸餾混合液得到去木質(zhì)素殘?jiān)蛪A木質(zhì)素溶液，然后用稀酸將堿木質(zhì)素溶液PH值調(diào)至2后，靜置，然后離心分離得到堿木質(zhì)素。去木質(zhì)素殘?jiān)某煞纸M成為纖維素57. 58%、半纖維素31. 13%、木質(zhì)素7. 87%。取去木質(zhì)素殘?jiān)麿. 5g (干重)水洗后作為酶解底物加入到三角瓶中，加入檸檬酸鈉緩沖溶液，酶解底物重量百分?jǐn)?shù)為5%的條件下，調(diào)節(jié)酶解液的pH值為5. 1，將纖維素酶加入到酶解液中，加入量為30FPU/g底物，在50°C的溫度下，以150rpm的轉(zhuǎn)速酶解。酶解結(jié)束后固液分離得到酶解混合液和酶解木質(zhì)素。酶解糖化72h纖維素的轉(zhuǎn)化率為 83. 68%。將酶解混合液在115°C滅菌20min，然后在TSH-Sc-001接種量為15% (即酵母液與酶解混合液的體積比為15%，每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，罐內(nèi)溫度為30°C 的條件下發(fā)酵30h。乙醇收率達(dá)90%。酶解混合液中葡萄糖的量均由高效液相色譜測得。乙醇的量由氣相色譜測得。實(shí)施例中的物料的成分組成均是按NREL方法測得。實(shí)施例6收割成熟的甜高粱，以總糖含量11%,還原糖含量7%的甜高粱秸桿為原料，粉碎成直徑I 2mm長度小于30mm的絲狀，用去離子水調(diào)節(jié)粉碎的甜高粱桿含水量為70%。 向密閉料倉中加入TSH-Sc-001菌種，與粉碎物料混合后在連續(xù)固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)發(fā)酵。酵母接種量為10% (即粉碎物料與酵母液的比例為Ikg IOOmL,每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，調(diào)節(jié)各操作參數(shù)，保持罐內(nèi)溫度為30 35°C，發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)速度為 0. 25rpm,發(fā)酵時(shí)間30h。向每50g發(fā)酵料噴入25mL 2. 5mol/L的的KOH溶液，加熱蒸餾，收集冷凝液，當(dāng)收集的冷凝液的體積數(shù)(HiL)達(dá)到達(dá)加入發(fā)酵料量(g)的一半后停止。發(fā)酵后測得乙醇收率94. 10%。先抽濾堿蒸餾混合液得到去木質(zhì)素殘?jiān)蛪A木質(zhì)素溶液，然后用稀酸將堿木質(zhì)素溶液PH值調(diào)至2后，靜置，然后離心分離得到堿木質(zhì)素。去木質(zhì)素殘?jiān)某煞纸M成為纖維素51. 48%、半纖維素27. 04%、木質(zhì)素7. 21%.取去木質(zhì)素殘?jiān)?. 5g (干重)水洗后作為酶解底物加入到三角瓶中，加入檸檬酸鈉緩沖溶液，酶解底物重量百分?jǐn)?shù)為5%的條件下，調(diào)節(jié)酶解液的pH值為5. 1，將纖維素酶加入到酶解液中，加入量為30FPU/g底物，在50°C的溫度下，以150rpm的轉(zhuǎn)速酶解。酶解結(jié)束后固液分離得到酶解混合液和酶解木質(zhì)素。酶解糖化72h纖維素的轉(zhuǎn)化率為 93. 98%。將酶解混合液在115°C滅菌20min，然后在TSH-Sc-OOl接種量為15% (即酵母液與酶解混合液的體積比為15%，每mL酵母液中約含I X IO7個(gè)酵母細(xì)胞)，罐內(nèi)溫度為30°C 的條件下發(fā)酵30h。乙醇收率達(dá)90%。酶解混合液中葡萄糖的量均由高效液相色譜測得。乙醇的量由氣相色譜測得。實(shí)施例中的物料的成分組成均是按NREL方法測得。
權(quán)利要求
1.一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，其特征在于，按照如下步驟進(jìn)行(1)將甜高粱桿粉碎，調(diào)節(jié)含水量為60-80%;按照如下比例接種酵母菌甜高粱桿質(zhì)量酵母菌培養(yǎng)液體積為Ikg (100-200)ml ;調(diào)節(jié)發(fā)酵罐罐內(nèi)溫度為25 35°C，發(fā)酵罐回轉(zhuǎn)速度為0. I Irpm,發(fā)酵,發(fā)酵時(shí)間為18 42h ；(2)向每50g發(fā)酵料上噴淋5 25mL0. 5-10. Omol/L的堿液，加熱蒸餾，收集冷凝液， 當(dāng)收集的冷凝液的體積數(shù)達(dá)到達(dá)加入發(fā)酵料質(zhì)量的一半后停止，剩余固相為打開木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的蒸餾料；(3)水洗堿蒸餾料并固液分離得到液相的堿木質(zhì)素和固相的去木質(zhì)素殘?jiān)?4)將去木質(zhì)素殘?jiān)春笞鳛槊附獾孜?，加入酶解緩沖液，然后加入酶進(jìn)行酶解，酶解的條件為在酶解液PH值為4 6，酶解底物的重量百分?jǐn)?shù)為5 30%的條件下，將酶加入到酶解緩沖液中，加入量為5 30FPU/g底物，在45 55°C的溫度酶解24 120h，得到酶解混合液；(5)將酶解混合液接種酵母發(fā)酵，發(fā)酵的條件為先將酶解混合液在115 121°C滅菌 10 20min，然后在酵母接種量為酶解混合液體積的5 20%，發(fā)酵罐內(nèi)溫度為25 35°C 的條件下，發(fā)酵20 42h，得到乙醇溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，其特征在于，步驟(I)中所述粉碎是將甜高粱桿粉碎成直徑I 2mm，長度小于30mm的絲狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，其特征在于，步驟(I)所述酵母菌培養(yǎng)液的濃度為每mL酵母液中含5 X IO6-SX IO7個(gè)酵母細(xì)胞。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，其特征在于，步驟(4)中所述的酶為纖維素酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，其特征在于，所述酵母為TSH-Sc-001菌種或者安琪酵母。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，其特征在于，所述固液分離的方法為抽濾、離心、沉降或旋液分離中的一種或一種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的堿液為0. 5 10. Omol/L的NaOH, Ca(OH)2或者KOH溶液。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種甜高粱桿聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法，其特征在于，所述酶解緩沖液為檸檬酸鈉緩沖溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于生物化工技術(shù)領(lǐng)域的一種甜高粱稈聯(lián)產(chǎn)燃料乙醇和木質(zhì)素的方法。本發(fā)明的方法按照如下步驟進(jìn)行首先甜高粱稈粉碎、調(diào)節(jié)含水量后進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，然后將發(fā)酵料進(jìn)行堿蒸餾，得到乙醇和蒸餾料，然后水洗蒸餾料并固液分離得到堿木質(zhì)素和去木質(zhì)素殘?jiān)?，然后去木質(zhì)素殘?jiān)春笞鳛槊附獾孜锩附猓玫矫附饣旌弦?，最后將酶解混合液接種酵母發(fā)酵得到乙醇溶液。本發(fā)明的方法，綜合利用了甜高粱稈中的糖分、木質(zhì)素和纖維素，使得甜高粱稈得到充分的利用；將糖分生產(chǎn)乙醇工藝中的蒸餾步驟與纖維素產(chǎn)乙醇的預(yù)處理步驟合二為一，節(jié)省了預(yù)處理所需的設(shè)備、能耗、時(shí)間，使得纖維素乙醇的生產(chǎn)成本下降。
文檔編號C08H7/00GK102586339SQ20121004004
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者李十中, 李紀(jì)紅, 閆智培, 韓冰 申請人:清華大學(xué)