專利名稱：秸稈類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液體燃料的生產(chǎn)方法，尤其是一種采用秸稈類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)化石能源如煤、石油等存在嚴(yán)重危機(jī)和造成嚴(yán)重環(huán)境污染的背景下，燃料乙醇以其可再生、無環(huán)境污染、在機(jī)動車中使用技術(shù)過關(guān)等優(yōu)點備受政府和社會重視。然而傳統(tǒng)的燃料乙醇的生產(chǎn)主要采用淀粉質(zhì)原料如小麥、玉米、薯干等，或者糖質(zhì)原料如甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜等，需要消耗大量的農(nóng)作物，生產(chǎn)成本較高。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，植物纖維資源十分豐富，僅農(nóng)作物秸稈每年產(chǎn)量就達(dá)7億噸，目前的利用主要是農(nóng)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(yán)重，造成的環(huán)境污染嚴(yán)重。如果采用秸稈類纖維原料來生產(chǎn)燃料乙醇將對資源和社會均將產(chǎn)生良好的效益。近些年有人發(fā)明了從纖維中生產(chǎn)乙醇燃料的方法，其主要工藝如下(1)選取原料農(nóng)作物秸稈，主要包括小麥秸稈、玉米秸稈、稻草等，自然干燥后，備用。(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過篩成20～40目稻草粉。(3)對原料進(jìn)行預(yù)處理主要是木質(zhì)素降解處理。(4)雙酶糖化采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(jìn)行糖化，獲得還原糖。(5)過濾對秸稈的糖化液經(jīng)過濾后除去固態(tài)不溶物后成為澄清的糖化液。(6)滅菌經(jīng)添加營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)整后的糖化液要經(jīng)過121℃，30min滅菌處理。(7)發(fā)酵采用P-01對初始糖濃度為6％糖化液在30℃發(fā)酵，周期為84h。(8)蒸餾本操作在工業(yè)化生產(chǎn)中采用塔式或柱式蒸餾，與目前工業(yè)化生產(chǎn)中的蒸餾方式完全相同。上述工藝雖然能夠利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)出燃料乙醇，但由于原料的預(yù)處理方法不到位，影響乙醇燃料的產(chǎn)出率，以至于使生產(chǎn)乙醇的費用太高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種對秸稈類纖維原料的預(yù)處理方法進(jìn)行改進(jìn)后，能夠提高乙醇產(chǎn)出率、降低成本的秸稈類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種秸稈類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝，包括以下步驟(1)原料農(nóng)作物秸稈，主要包括小麥秸稈、玉米秸稈、稻草等，自然干燥后，備用；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過篩成20～40目稻草粉；(3)預(yù)處理原料經(jīng)白腐真菌在液態(tài)培養(yǎng)方式下進(jìn)行木質(zhì)素降解處理；
(4)雙酶糖化采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(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)過濾對秸稈的糖化液經(jīng)過濾后除去固態(tài)不溶物后成為澄清的糖化液；(6)滅菌經(jīng)添加營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)整后的糖化液要經(jīng)過121℃，30min滅菌處理；(7)嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)P-01的擴(kuò)大培養(yǎng)和應(yīng)用用基本培養(yǎng)基對P-01進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，之后按10％的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵；基本培養(yǎng)基A(g/100ml)MgSO4·7H2O 0.05，CaCl2·H2O 0.01，KH2PO40.1，(NH4)2SO40.5，NaCl 0.01，瓊脂2.0，pH5.0；(8)發(fā)酵采用P-01對初始糖濃度為6％糖化液在30℃發(fā)酵，周期為84h；(9)蒸餾本操作在工業(yè)化生產(chǎn)中采用塔式或柱式蒸餾，與目前工業(yè)化生產(chǎn)中的蒸餾方式完全相同。
本技術(shù)的關(guān)鍵集中在原料預(yù)處理階段，采用生物方法液態(tài)粗酶液降解稻草，利用微生物破壞木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的完整并使部分木質(zhì)素完全分解為二氧化碳和水，從而使木質(zhì)纖維素更易于在糖化處理階段被纖維素酶作用。
預(yù)處理的具體步驟(一)菌種雜色云芝(Coridus versicolor)，特性由中國農(nóng)科院上海食用菌所惠贈，為一種真菌，在培養(yǎng)基條件下可以產(chǎn)生分解木質(zhì)素的酶類，包括木質(zhì)素過氧化物酶、錳依賴過氧化物酶和漆酶等；(二)粗漆酶生產(chǎn)；①培養(yǎng)基生成條件 葡萄糖2g/l，酒石酸銨12mmol/L，pH4.5乙酸-乙酸鈉緩沖液10mmol/L，KH2PO41.47×10-2mol/L，MgSO4·7H2O 2.03×10-3mol/L，CaCl2·2H2O 6.8×10-4mol/L，VB12.97×10-6mol/L，微量元素混合液7ml/L，吐溫80 1g/L。料容比為1∶5，121℃滅菌30min；微量元素混合液組成如下氨基乙酸7.8×10-3mol/L，MgSO4·7H2O 1.2×10-2mol/L，MnSO4·H2O 2.9×10-3mol/L，NaCl 1.7×10-2mol/L，F(xiàn)eSO4·7H2O 3.59×10-4mol/L，CoCl27.75×10-4mol/L，CaCl2·2H2O 9.0×10-4mol/L，ZnSO4·7H2O3.48×10-4mol/L，CuSO4·5H2O 4×10-5mol/L，KAl(SO4)2·12H2O 2.1×10-5mol/L，HBO31.6×10-4mol/L，NaMnO44.1×10-5mol/L；②發(fā)酵按每100ml接6個雜色云芝菌種塞，28～30℃，150rpm振蕩培養(yǎng)7d，濾去菌絲，得粗漆酶；(三)粗過氧化物酶生產(chǎn)，①培養(yǎng)基 葡萄糖10g/l，酒石酸銨2mmol/L，pH 4.5乙酸-乙酸鈉緩沖液10mmol/L，KH2PO42g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，CaCl2·2H2O 0.1g/L，VB11mg/L，黎蘆醇3mmol/L，微量元素混合液7ml/L(配方同上)，吐溫80 1g/L；②發(fā)酵按每100ml接6環(huán)黃孢原毛平革菌孢子，37～39℃，靜止培養(yǎng)9d，濾去菌絲，得粗過氧化物酶；(四)酶液降解稻草條件，向稻草粉中加入粗過氧化物酶和粗漆酶各1ml，混勻，在45℃、pH4.5時對秸稈進(jìn)行作用72h。
具體實施例方式
一種秸稈類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝，包括以下步驟(1)原料選取農(nóng)作物秸稈，自然干燥后，備用；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過篩成20～40目稻草粉；(3)預(yù)處理；(4)雙酶糖化采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(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)過濾對秸稈的糖化液經(jīng)過濾后除去固態(tài)不溶物后成為澄清的糖化液；(6)滅菌經(jīng)添加營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)整后的糖化液要經(jīng)過121℃，30min滅菌處理；(7)嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)P-01的擴(kuò)大培養(yǎng)和應(yīng)用用基本培養(yǎng)基對P-01進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，之后按10％的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵；基本培養(yǎng)基為A(g/100ml)MgSO4·7H2O 0.05，CaCl2·H2O 0.01，KH2PO40.1，(NH4)2SO40.5，NaCl 0.01，瓊脂2.0，pH5.0。
(8)發(fā)酵采用P-01對初始糖濃度為6％糖化液在30℃發(fā)酵，周期為84h；(9)蒸餾本操作在工業(yè)化生產(chǎn)中采用塔式或柱式蒸餾，與目前工業(yè)化生產(chǎn)中的蒸餾方式完全相同；其特征是預(yù)處理采用液態(tài)粗酶液降解稻草的方法進(jìn)行木質(zhì)素降解處理，具體步驟(一)菌種雜色云芝(Coridus versicolor)，特性由中國農(nóng)科院上海食用菌所惠贈，為一種真菌，在培養(yǎng)基條件下可以產(chǎn)生分解木質(zhì)素的酶類，包括木質(zhì)素過氧化物酶、錳依賴過氧化物酶和漆酶等；(二)粗漆酶生產(chǎn)；①培養(yǎng)基生成條件 葡萄糖2g/l，酒石酸銨12mmol/L，pH4.5乙酸-乙酸鈉緩沖液10mmol/L，KH2PO41.47×10-2mol/L，MgSO4·7H2O 2.03×10-3mol/L，CaCl2·2H2O 6.8×10-4mol/L，VB12.97×10-6mol/L，微量元素混合液7ml/L，吐溫80 1g/L。料容比為1∶5，121℃滅菌30min；微量元素混合液組成如下氨基乙酸7.8×10-3mol/L，MgSO4·7H2O 1.2×10-2mol/L，MnSO4·H2O 2.9×10-3mol/L，NaCl 1.7×10-2mol/L，F(xiàn)eSO4·7H2O 3.59×10-4mol/L，CoCl27.75×10-4mol/L，CaCl2·2H2O 9.0×10-4mol/L，ZnSO4·7H2O3.48×10-4mol/L，CuSO4·5H2O 4×10-5mol/L，KAl(SO4)2·12H2O 2.1×10-5mol/L，HBO31.6×10-4mol/L，NaMnO44.1×10-5mol/L；②發(fā)酵按每100ml接6個雜色云芝菌種塞，28～30℃，150rpm振蕩培養(yǎng)7d，濾去菌絲，得粗漆酶；(三)粗過氧化物酶生產(chǎn)，①培養(yǎng)基葡萄糖10g/l，酒石酸銨2mmol/L，pH 4.5乙酸-乙酸鈉緩沖液10mmol/L，KH2PO42g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，CaCl2·2H2O 0.1g/L，VB11mg/L，黎蘆醇3mmol/L，微量元素混合液7ml/L(配方同上)，吐溫80 1g/L；②發(fā)酵按每100ml接6環(huán)黃孢原毛平革菌孢子，37～39℃，靜止培養(yǎng)9d，濾去菌絲，得粗過氧化物酶；(四)酶液降解稻草條件，向稻草粉中加入粗過氧化物酶和粗漆酶各1ml，混勻，在45℃、pH4.5時對秸稈進(jìn)行作用72h。
本技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的比較1、成本低

2、環(huán)境污染小

3、條件溫和

權(quán)利要求
1.一種秸稈類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝，包括以下步驟(1)原料選取農(nóng)作物秸稈，自然干燥后，備用；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過篩成20～40目稻草粉；(3)預(yù)處理；(4)雙酶糖化采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(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)過濾對秸稈的糖化液經(jīng)過濾后除去固態(tài)不溶物后成為澄清的糖化液；(6)滅菌經(jīng)添加營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)整后的糖化液要經(jīng)過121℃，30min滅菌處理；(7)嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)P-01的擴(kuò)大培養(yǎng)和應(yīng)用用基本培養(yǎng)基對P-01進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，之后按10％的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵；(8)發(fā)酵采用P-01對初始糖濃度為6％糖化液在30℃發(fā)酵，周期為84h；(9)蒸餾本操作在工業(yè)化生產(chǎn)中采用塔式或柱式蒸餾，與目前工業(yè)化生產(chǎn)中的蒸餾方式完全相同；其特征是預(yù)處理采用液態(tài)粗酶液降解稻草的方法進(jìn)行木質(zhì)素降解處理，具體步驟(一)菌種雜色云芝(Coridus versicolor)，特性由中國農(nóng)科院上海食用菌所惠贈，為一種真菌，在培養(yǎng)基條件下可以產(chǎn)生分解木質(zhì)素的酶類，包括木質(zhì)素過氧化物酶、錳依賴過氧化物酶和漆酶等；(二)粗漆酶生產(chǎn)；①培養(yǎng)基生成條件 葡萄糖2g/l，酒石酸銨12mmol/L，pH4.5乙酸-乙酸鈉緩沖液10mmol/L，KH2PO41.47×10-2mol/L，MgSO4·7H2O 2.03×10-3mol/L，CaCl2·2H2O 6.8×10-4mol/L，VB12.97×10-6mol/L，微量元素混合液7ml/L，吐溫80 1g/L。料容比為1∶5，121℃滅菌30min；微量元素混合液組成如下氨基乙酸7.8×10-3mol/L，MgSO4·7H2O 1.2×10-2mol/L，MnSO4·H2O 2.9×10-3mol/L，NaCl 1.7×10-2mol/L，F(xiàn)eSO4·7H2O3.59×10-4mol/L，CoCl27.75×10-4mol/L，CaCl2·2H2O 9.0×10-4mol/L，ZnSO4·7H2O 3.48×10-4mol/L，CuSO4·5H2O 4×10-5mol/L，KAl(SO4)2·12H2O 2.1×10-5mol/L，HBO31.6×10-4mol/L，NaMnO44.1×10-5mol/L；②發(fā)酵按每100ml接6個雜色云芝菌種塞，28～30℃，150rpm振蕩培養(yǎng)7d，濾去菌絲，得粗漆酶；(三)粗過氧化物酶生產(chǎn)，①培養(yǎng)基葡萄糖10g/l，酒石酸銨2mmol/L，pH 4.5乙酸-乙酸鈉緩沖液10mmol/L，KH2PO42g/L，MgSO4·7H2O 0.5g/L，CaCl2·2H2O 0.1g/L，VB11mg/L，黎蘆醇3mmol/L，微量元素混合液7ml/L(配方同上)，吐溫801g/L；②發(fā)酵按每100ml接6環(huán)黃孢原毛平革菌孢子，37～39℃，靜止培養(yǎng)9d，濾去菌絲，得粗過氧化物酶；(四)酶液降解稻草條件，向稻草粉中加入粗過氧化物酶和粗漆酶各1ml，混勻，在45℃、pH4.5時對秸稈進(jìn)行作用72h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸稈類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其特征是基本培養(yǎng)基為A(g/100ml)MgSO4·7H2O 0.05，CaCl2·H2O 0.01，KH2PO40.1，(NH4)2SO40.5，NaCl 0.01，瓊脂2.0，pH5.0。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種秸稈類纖維原料生產(chǎn)燃料乙醇的工藝，包括以下步驟(1)原料選??；(2)粉碎；(3)預(yù)處理；(4)雙酶糖化；(6)滅菌；(7)嗜鞣管囊酵母(Pachysolentannophilus)P－01的擴(kuò)大培養(yǎng)和應(yīng)用；(8)發(fā)酵；(9)蒸餾；其特征是預(yù)處理采用液態(tài)粗酶液降解稻草的方法進(jìn)行木質(zhì)素降解處理，具體步驟(一)菌種雜色云芝(Coridusversicolor)，(二)粗漆酶生產(chǎn)；①培養(yǎng)基生成條件；②發(fā)酵按每100ml接6個雜色云芝菌種塞，28～30℃，150rpm振蕩培養(yǎng)7d，濾去菌絲，得粗漆酶；(三)粗過氧化物酶生產(chǎn)，①培養(yǎng)基②發(fā)酵按每100ml接6環(huán)黃孢原毛平革菌孢子，37～39℃，靜止培養(yǎng)9d，濾去菌絲，得粗過氧化物酶；(四)酶液降解稻草條件，向稻草粉中加入粗過氧化物酶和粗漆酶各1ml，混勻，在45℃、pH4.5時對秸稈進(jìn)行作用72h。本方法能夠提高乙醇產(chǎn)出率、降低成本。
文檔編號C10L1/00GK1880415SQ20051001768
公開日2006年12月20日 申請日期2005年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月14日
發(fā)明者張百良, 宋安東 申請人:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)