專利名稱：一種秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，尤其涉及一種秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，植物纖維資源十分豐富，僅農(nóng)作物秸桿每年產(chǎn)量就達(dá)7億噸，目前的利用方式主要是農(nóng)村炊事用，部分還田，少量通過(guò)氣化、固化來(lái)作能源用，利用水平低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，造成的環(huán)境污染嚴(yán)重。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(wú)環(huán)境污染、在機(jī)動(dòng)車中使用技術(shù)過(guò)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)備受政府和社會(huì)重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，以有效地利用秸稈類資源，大大降低燃料乙醇的生產(chǎn)成本。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案在于采用了一種秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農(nóng)作物秸稈；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過(guò)篩成20-40目稻草粉；(3)預(yù)處理原料經(jīng)白腐真菌在固態(tài)培養(yǎng)和液態(tài)粗酶方式下進(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(duì)秸稈進(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)發(fā)酵采用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對(duì)秸稈糖化液進(jìn)行戊糖和己糖共發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇，其中發(fā)酵體系構(gòu)建為向秸稈糖化液中按下列物質(zhì)及其用量添加，酵母浸汁0.2--0.4g/L，蛋白胨0.4--0.6g/L，尿素0.01--0.03g/L，磷酸氫二銨0.01--0.015g/L，聚乙烯醇為0.005g/400mL-0.015g/400mL，吐溫80為0.05ml/400mL--0.15g/400mL，L-谷氨酰胺為0.20g/400mL--0.26g/400mL，調(diào)整培養(yǎng)基pH為5.0～5.5；其中發(fā)酵條件將培養(yǎng)基按30％的裝液量裝入發(fā)酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調(diào)整后的秸稈糖化液中，在30℃下進(jìn)行微好氧發(fā)酵72小時(shí)；(6)蒸餾。
步驟(1)中的農(nóng)作物秸稈可以為小麥秸稈、玉米秸稈、稻草中的任一種或其任意組合。
步驟(6)中的蒸餾可以采用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
本發(fā)明的方法中的發(fā)酵采用的菌種嗜鞣管囊酵母(Pachysolentannophilus)As2.1585，中國(guó)科學(xué)院微生物菌種保藏中心保藏菌種，該菌種與傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵菌株有明顯的不同，傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵菌株僅僅可以將葡萄糖等己糖轉(zhuǎn)化形成乙醇，而不能將木糖等戊糖轉(zhuǎn)化形成乙醇，該菌株可以將戊糖轉(zhuǎn)化形成乙醇，并能同時(shí)將己糖和戊糖轉(zhuǎn)化形成乙醇。因?yàn)榻斩捥腔褐泻?0％左右的己糖和30％左右的戊糖，利用傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵菌株轉(zhuǎn)化秸稈形成乙醇的比率就低，而該菌株轉(zhuǎn)化秸稈形成乙醇的比率較高。采用專門配備的菌種培養(yǎng)基，使得每克混合糖可以轉(zhuǎn)化形成0.36-0.39克無(wú)水乙醇，大大提高了混合糖的轉(zhuǎn)化率，采用本發(fā)明的發(fā)酵方法生產(chǎn)的燃料乙醇產(chǎn)率達(dá)到16.7％，即每100噸秸稈可以生產(chǎn)16.7噸無(wú)水乙醇，生產(chǎn)效率高，具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，易于推廣應(yīng)用。
本發(fā)明與現(xiàn)有的生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵方法相比是本發(fā)明的菌株在特定的發(fā)酵體系下可利用的總糖發(fā)酵徹底，燃料乙醇成本低。
具體如下

具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例中的秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農(nóng)作物秸稈，小麥秸稈、玉米秸稈、稻草；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過(guò)篩成20-40目稻草粉；(3)預(yù)處理原料經(jīng)白腐真菌在固態(tài)培養(yǎng)和液態(tài)粗酶方式下進(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(duì)秸稈進(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)發(fā)酵采用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對(duì)秸稈糖化液進(jìn)行戊糖和己糖共發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇，其中發(fā)酵體系構(gòu)建為向秸稈糖化液中按下列物質(zhì)及其用量添加，酵母浸汁0.2g/L，蛋白胨0.4g/L，尿素0.01g/L，磷酸氫二銨0.01g/L，聚乙烯醇為0.005g/400mL，吐溫80為0.05ml/400mL，L-谷氨酰胺為0.20g/400mL，調(diào)整培養(yǎng)基pH為5.0；其中發(fā)酵條件將培養(yǎng)基按30％的裝液量裝入發(fā)酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調(diào)整后的秸稈糖化液中，在30℃下進(jìn)行微好氧發(fā)酵72小時(shí)；(6)蒸餾，可以采用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
實(shí)施例2本實(shí)施例中的秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農(nóng)作物秸稈，小麥秸稈、玉米秸稈、稻草；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過(guò)篩成20-40目稻草粉；(3)預(yù)處理原料經(jīng)白腐真菌在固態(tài)培養(yǎng)和液態(tài)粗酶方式下進(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(duì)秸稈進(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)發(fā)酵采用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對(duì)秸稈糖化液進(jìn)行戊糖和己糖共發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇，其中發(fā)酵體系構(gòu)建為向秸稈糖化液中按下列物質(zhì)及其用量添加，酵母浸汁0.3g/L，蛋白胨0.5g/L，尿素0.02g/L，磷酸氫二銨0.02g/L，聚乙烯醇為0.01g/400mL，吐溫80為0.1ml/400mL，L-谷氨酰胺為0.25g/400mL，調(diào)整培養(yǎng)基pH為5.0；其中發(fā)酵條件將培養(yǎng)基按30％的裝液量裝入發(fā)酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調(diào)整后的秸稈糖化液中，在30℃下進(jìn)行微好氧發(fā)酵72小時(shí)；(6)蒸餾，可以采用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
實(shí)施例3本實(shí)施例中的秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農(nóng)作物秸稈，小麥秸稈、玉米秸稈、稻草；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過(guò)篩成20-40目稻草粉；(3)預(yù)處理原料經(jīng)白腐真菌在固態(tài)培養(yǎng)和液態(tài)粗酶方式下進(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(duì)秸稈進(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)發(fā)酵采用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對(duì)秸稈糖化液進(jìn)行戊糖和己糖共發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇，其中發(fā)酵體系構(gòu)建為向秸稈糖化液中按下列物質(zhì)及其用量添加，酵母浸汁0.6g/L，蛋白胨0.6g/L，尿素0.05g/L，磷酸氫二銨0.05g/L，聚乙烯醇為0.015g/400mL，吐溫80為0.15ml/400mL，L-谷氨酰胺為0.26g/400mL，調(diào)整培養(yǎng)基pH為5.0；其中發(fā)酵條件將培養(yǎng)基按30％的裝液量裝入發(fā)酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調(diào)整后的秸稈糖化液中，在30℃下進(jìn)行微好氧發(fā)酵72小時(shí)；(6)蒸餾，可以采用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，其特征在于包括以下步驟(1)選取原料農(nóng)作物秸稈；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過(guò)篩成20-40目稻草粉；(3)預(yù)處理原料經(jīng)白腐真菌在固態(tài)培養(yǎng)和液態(tài)粗酶方式下進(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(duì)秸稈進(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)發(fā)酵采用嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)As2.1585對(duì)秸稈糖化液進(jìn)行戊糖和己糖共發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇，其中發(fā)酵體系構(gòu)建為向秸稈糖化液中按下列物質(zhì)及其用量添加，酵母浸汁0.2--0.4g/L，蛋白胨0.4--0.6g/L，尿素0.01--0.03g/L，磷酸氫二銨0.01--0.015g/L，聚乙烯醇為0.005g/400mL--0.015g/400mL，吐溫80為0.05ml/400mL--0.15g/400mL，L-谷氨酰胺為0.20g/400mL--0.26g/400mL，調(diào)整培養(yǎng)基pH為5.0～5.5；其中發(fā)酵條件將培養(yǎng)基按30％的裝液量裝入發(fā)酵容器，121℃滅菌30min，備用，在室溫下按10％的量將嗜鞣管囊酵母P-01接入已調(diào)整后的秸稈糖化液中，在30℃下進(jìn)行微好氧發(fā)酵72小時(shí)；(6)蒸餾。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，其特征在于步驟(1)中的農(nóng)作物秸稈可以為小麥秸稈、玉米秸稈、稻草中的任一種或其任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，其特征在于步驟(6)中的蒸餾可以采用塔式蒸餾或柱式蒸餾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種秸稈類原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)酵方法，包括以下步驟(1)選取原料農(nóng)作物秸稈；(2)粉碎秸稈稻草經(jīng)錘式粉碎機(jī)粉碎、過(guò)篩成20－40目稻草粉；(3)預(yù)處理原料經(jīng)白腐真菌在固態(tài)培養(yǎng)和液態(tài)粗酶方式下進(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(duì)秸稈進(jìn)行糖化，獲得還原糖；(5)發(fā)酵；(6)蒸餾。采用本發(fā)明的發(fā)酵方法生產(chǎn)的燃料乙醇產(chǎn)率達(dá)到16.7％，即每100噸秸稈可以生產(chǎn)16.7噸無(wú)水乙醇，生產(chǎn)效率高，具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，易于推廣應(yīng)用。本發(fā)明與現(xiàn)有的生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵方法相比是本發(fā)明的菌株在特定的發(fā)酵體系下可利用的總糖發(fā)酵徹底，燃料乙醇成本低。
文檔編號(hào)C10L1/02GK101085994SQ20061001790
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者張百良, 宋安東 申請(qǐng)人:河南農(nóng)業(yè)大學(xué)