CN101130792A - 一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用玉米秸杆制作燃料酒精的方法，属于生物质能和农作物秸杆综合利用技术领域。首先将玉米秸杆粉碎成40目的秸杆粉，然后加入秸杆重量1－5％的微生物复合酶菌液，对秸杆中可利用的纤维素、半纤维素进行分解，使其转化为糖。再经酵母发酵，最后用蒸馏方法制取出酒精。本发明的特点是：利用微生物菌群构成的高效廉价的复合酶，使秸杆糖化发酵工艺简化易行。使玉米秸杆制取酒精的过程缩短，从而降低了酒精的生产成本。为纤维素乙醇的大规模工业化生产，开辟了一条可行之路。

Description

一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法

一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法，效果显著，适用范围广泛，制备方法简捷，符合环保要求。

一、技术领域

属于生物质能和农作物秸杆综合利用技术领域。

二、背景技术

1、对发明“一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法”的理解

生物质能的开发利用已成为世界上一个热门课题。生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物中的一种能量形式，是一种唯一可再生的碳源。据科学家估计地球上每年植物光合作用固定的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍以上。可谓取之不尽，用之不竭。开发利用生物质能替代日益减少的石、煤资源，已经成为我国缓解能源危机，调整能源结构，保障能源安全的重要战略措施。

酒精是石、煤能源的重要替代品，它可以部分或全部替代汽油。具有安全、清洁、可再生等优点，利用生物质生产酒精是开发利用生物能的重要一环。但由于目前酒精主要以糖蜜、署类和谷类为原料发酵生产，存在与人争粮、争地和生产成本较高等问题。随着人口的增长，这种矛盾回越发突出。因此利用丰富、廉价的玉米秸杆为原料生产燃料酒精就成了一种必须的趋势。

秸杆作为农作物的副产品是一种重要的生物质能资源。其产量巨大，仅我国每年秸杆产量就达七亿吨以上。玉米秸杆有是其中产量最大的一种。长期以来，玉米秸杆除部分被利用外，大多数被焚烧掉，不仅造成了资源的浪费，而且还巍然了环境。今年来，国家有关部门和部分酒精生产企业都在下大力气进行纤维素乙醇生产技术的攻关，许多国家也在开展此项研究。但目前还没有实现大规模工业化生产，主要是经济问题且生产成本过高。由于植物秸杆特别是玉米秸杆转化成酒精的前提条件是必须经过预处理，使纤维素、半纤维素分解成糖，再经发酵转化成酒精。而目前常见的玉米秸杆预处理方法包括水解法，酸碱处理法，有机溶剂处理法，生物质和湿氧化法，都不同程度地存在工艺复杂，处理费用过高的问题。有的方法还会产生新的污染物。所以很难应用于大规模工业化生产。因此培养出廉价的高活力的新型纤维素酶，研发出流程短、效率高、能耗低的玉米秸杆预处理新技术，就成了世界性的攻关课题。

三、发明内容

1、发明“一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法”的目的

本发明的目的是利用由微生物菌群构成的高效、廉价的复合酶，对玉米秸杆进行酶解和糖化，形成流程短、效率高、能耗低的玉米秸杆生产酒精的新工艺路线。从而克服用其它方法对秸杆进行处理存在的工艺复杂，成本过高的不足。为利用玉米秸杆大规模工业化生产燃料酒精开辟一条可行之路。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案

首先，制备微生物复合酶菌液，其步骤是：

(1)、培养和采集微生物菌种，将10kg鲜秸杆粉碎至1-5cm，取活的黄粉虫1kg，将粉碎后的秸杆和黄粉虫放入容器内，在15-30摄氏度的条件下，静置5-10天，然后加入50kg矿泉水，在常温下培养30天，再将干物质去掉，得到原始微生物菌种液。

(2)、培育微生物菌群液，将100kg鲜秸杆粉碎至40目以下，经蒸煮灭菌后，加入1000kg矿泉水和50kg原始微生物菌群液，在PH5.5-6.5，温度25-35摄氏度的条件下培养5-10天，制得增殖后的微生物菌群液。

(3)、制取微生物符合酶菌液，将上述微生物菌群液中加入“沈农秸杆湿料发酵剂”添加剂，其重量配比是：微生物复合酶菌液：“沈农秸杆湿料发酵剂”添加剂＝1∶0.005-0.01，将调配好的微生物菌群液在25-35摄氏度条件下静置24小时，制得微生物复合酶菌液。

其次，发酵玉米秸杆，蒸馏提取酒精，其步骤是：

(1)、将玉米秸杆粉碎至20-40目；

(2)、将粉碎后的秸杆粉接种微生物符合酶菌液，其重量份组分的技术配比是：玉米秸杆粉∶微生物符合酶菌液∶水∶酵母＝1∶0.01-0.05∶5-8∶0.001-0.002；

(3)将接种后的玉米秸杆粉搅拌均匀，装入发酵容器内，在25-35摄氏度条件下，密封发酵10-15天；

(4)、用蒸馏法制取酒精，将发酵好的物料进行三次蒸馏，得到95-99.5％以上的燃料酒精，蒸馏时的收集流程为78-170摄氏度。

3.、一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法与背景技术相比的有益效果

本发明一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法，由于采用了高效廉价的微生物复合酶对玉米秸杆进行酶解处理，省去了传统工艺中的糖化工序，从而大大降低了玉米秸杆转化成酒精的生产成本，其成本仅是现有利用玉米生产燃料酒精成本的三分之二，使利用玉米秸杆大规模工业化生产燃料酒精成为可能。同时，利用本发明的方法生产玉米秸杆燃料酒精还具有无“三废”排放，无污染的明显优势。

四、具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步阐述：首先，将鲜玉米秸杆10kg粉碎至1-5cm，取活黄粉虫1kg。将粉碎后的玉米秸杆和黄粉虫放入容器内，在15-30摄氏度的条件下，静置5-10天。然后加入50kg矿泉水，在常温下培养30天。再将干物质去掉，得到原始微生物菌种液。其次，将100kg鲜秸杆粉碎至40目以下，经蒸煮灭菌后，加入1000kg矿泉水和50kg原始微生物菌种液，在PH5.5-6.5，温度25-35摄氏度的条件下培养5-10天，制得增殖后的微生物菌群液。再次，将制得微生物菌群液中加入“沈农秸杆湿料发酵剂”添加剂。其重量配比是：微生物复合酶菌液：“沈农秸杆湿料发酵剂”添加剂＝1∶0.005-0.01。将调取好的微生物菌群液于25-35摄氏度条件下静置24小时，制得微生物复合酶菌液。而后，取20-40目秸杆粉1000kg，微生物复合酶菌液10kg、酿酒酵母2kg，矿泉水5000kg。将上述物料充分搅拌均匀待用。再后，将搅拌好的物料装入发酵容器，在25-35摄氏度条件下，密封发酵10-15天。最后，将发酵好的物料进行三次蒸馏，蒸馏时的收集流程为78-170摄氏度，得到95-99.95％的燃料酒精。

实施例一：

取20-40目秸杆粉6000kg，微生物复合酶菌液60kg，酿酒酵母10kg，矿泉水30,000kg。将上述物料充分搅拌均匀后，装入发酵容器内，在25-35摄氏度条件下，密封发酵10-15天，再将发酵好的物料进行三次蒸馏，即可得到95-99.95％的无水酒精。

Claims (3)

1.一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法，其特征在于：首先将秸杆粉碎成40目的秸杆粉，并加入秸杆粉重量5-8倍的水，同时加入1-5％微生物复合酶菌液和0.1-0.5％添加剂及1-2％的酿酒酵母，对秸杆粉进行酶解和发酵，最后用蒸馏法提取酒精。

2.根据权利1所述的一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法，其特征在于微生物复合酶菌液的制备包括以下步骤：

(1)微生物菌种的采集：将10kg新鲜秸杆粉碎至1-5cm，取活黄粉虫1kg，将黄粉虫和粉碎后的秸杆放入容器内，在15-30摄氏度条件下，静放5-10天，然后加入50公斤矿泉水培养30天，得到原始微生物菌种；

(2)微生物增殖培养：将100kg玉米秸杆粉碎至40目以下，经蒸煮灭菌后，加入1000kg矿泉水和50kg原始微生物菌种，在pH为5.5-6.5，温度25-35摄氏度的条件下培养5-10天，制得增殖后的微生物菌群液；

(3)制取微生物复合酶菌液：将上述微生物菌群液中加入“沈农秸杆湿料发酵剂”添加剂，其重量比是：微生物复合酶菌液：“沈农秸杆湿料发酵剂”添加剂＝1∶0.005-0.01，将调配完的微生物菌群液在25-35摄氏度条件下静置24小时，制得微生物复合酶菌液。

3.根据权利1所述的一种酶解秸杆生产燃料酒精的方法，其特征在于秸杆粉发酵蒸馏得到燃料酒精包括以下步骤：

(1)将玉米秸杆粉碎至20-40目；

(2)将粉碎后的秸杆粉接种微生物复合酶菌液：其重量比是：玉米秸杆粉：微生物复合酶菌液∶水∶酵母＝1∶0.01-0.05∶0.001-0.002；

(3)将接种后的玉米秸杆粉搅拌均匀，装入发酵容器内，在25-35摄氏度条件下，密封发酵10-15天；

(4)用蒸馏法制取酒精：将发酵好的物料进行三次蒸馏，得到95-99.5％以上的燃料酒精，蒸馏时收集流程为78-170摄氏度。