CN1970777B - 以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乙醇的制取工艺，尤其是以可再生的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的工艺。其工艺如下：取经收集再晒干或风干的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆粉经浸提、浓缩得浓缩浸提液，浓缩浸提液经发酵得醪液，醪液经蒸馏制得乙醇。本发明使用的含糖干秸秆易存放和储藏，并可随时加工生产乙醇。避免现行的鲜秆加工导致的榨汁时间紧迫，糖汁储存困难等问题。用甜茎干秸秆生产乙醇操作比较简单，所生产的乙醇可广泛应用于能源、工业、农业、医疗和食品等行业。

Description

以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的工艺
技术领域
本发明涉及一种乙醇的制取工艺，尤其涉及一种以可再生的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的工艺。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭和环境污染的日益严重，利用能源作物生产生物液体燃料受到了世界各国的高度重视。美国、巴西、欧盟等国家和国际组织发展生物质能源的经验表明，以甘蔗、木薯、甜高粱和玉米籽粒等为原料生产燃料酒精，对于建立可持续发展的能源***，促进社会经济的发展和生态环境的改善都具有重大意义。玉米和甜高粱为短日照C4植物，具有很高的光合效率，生长能力特别强，有“高能作物”之称。根据美国(Knowles，Don，1984)的试验表明，每公顷甜高粱秸杆每年的酒精产量达6106L，而号称太阳能最有效转化器的甘蔗只有4680L。中国科学院植物研究所植物园的试验也表明，甜高粱的酒精产量每公顷可达6000L，鲜生物量可达160t/hm2。然而，国内外至今未见应用甜茎玉米秸秆制取乙醇的报道。最近，辽宁省农业科学院在国际上首次研制出茎秆含糖量为15％以上的玉米粮能两用型杂交种，为大量利用作物甜秆生产乙醇提供了可靠的原料保证。但是，目前应用作物甜秆制取乙醇的方法都是以甜杆汁液发酵来完成的，受到鲜秆保鲜和甜汁存储以及加工季节等条件的严重限制。本发明利用甜茎玉米和甜高粱的干秸秆制备乙醇，解决了以往鲜秆生产乙醇遇到的难题。
发明内容
本发明就是为了解决上述技术问题而提供的一种以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的工艺，目的是解决以往采用鲜秆制取乙醇秸杆极难存放和储藏、生产受时间和季节限制的问题。
为达上述目的，本发明是这样实现的：以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的工艺，取经收集再晒干或风干的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆粉经浸提、浓缩获浓缩浸提液，浓缩浸提液经发酵得醪液，醪液经蒸馏制得乙醇。
所述的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为含水量低于16％的干秸秆。
所述的浸提步骤为：取秸秆粉末加6-15倍的水进行搅拌，每隔0.5-3小时搅拌一次，在室温下放置15-35小时得浸提液。
所述的浓缩是利用减压蒸馏法把浸提液浓缩成可溶性糖浓度为20-40％的浓缩浸提液。
所述的发酵工艺步骤为：取浓缩浸提液，加入质量为浓缩浸提液0.08-0.2％K2HPO4、0.15-0.25％(NH4)2SO4和0.025-0.075％MgSO4的营养盐以及混合酵母在发酵罐中发酵得醪液。
所述的蒸馏步骤为：所得的醪液经过粗蒸馏和精馏后，获得高纯度的乙醇。
所述的收集步骤为：玉米和高粱籽粒成熟收获后，收集茎秆并扎成小捆。
所述的晒干或风干步骤为：为防止茎秆变质，将扎好的秸杆捆以10-20捆为一组立放在田间或空地上，使秆内水分尽快蒸发。
所述的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为甜茎玉米杂交种或甜高粱杂交种干秸秆。
本发明的优点和有益效果如下：
本发明的优点：所用原料为甜茎玉米或甜高粱的干秸秆，甜茎干秸杆极易存放和储藏，且可随时加工生产乙醇而不受时间和季节等因素限制；以甜茎干秸杆为原料制取乙醇生产操作比较简单易行。
本发明的有益效果：甜茎玉米和甜高粱干秸秆生产的乙醇质量好，其密度为789g/ml，沸点为78.31℃，可以燃烧，自燃点为558℃，1kg乙醇完全燃烧可放出7000-7100Kca的热量。采用本发明制备方法制取的乙醇可广泛应用于能源、工业、医疗和食品等行业中，也可作为燃料、消毒剂和食品饮料等使用。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。
实施例1：
分别收集籽粒收获后的甜茎玉米辽能2号和甜高粱辽能101的秸秆，并扎成小捆，玉米15-20根为一捆，高粱20-30根为一捆，使秆内水分尽快蒸发；分堆站立码放在田间或空地上，玉米和高粱均每15-30捆为一堆；经自然干燥1-6个月后，甜茎玉米或甜高粱秸秆成为含水量低于16％的干秸秆；将甜玉米或甜高粱干秸杆分别破碎，粉碎得越细越好；取玉米或高粱秸秆粉各50公斤制取乙醇，以下玉米或高粱秸秆粉加工乙醇的工艺相同；取玉米秸秆粉加入500-750kg的水，在室温下浸泡24左右小时，每隔2小时左右搅拌一次；然后过滤浸提液；用减压蒸馏法将过滤液浓缩至含糖量为30％的浓缩浸提溶液；向浓缩浸提溶液中加入质量为浓缩浸提液0.08％K2HPO4、0.15-0.25％(NH4)2SO4和0.025-0.075％MgSO4的营养盐以及混合酵母在发酵罐中发酵得醪液；醪液经过粗蒸馏和精馏后，获得高纯度的乙醇。玉米辽能2号50公斤秸秆粉生产出6.92L乙醇，高粱辽能101的50公斤秸秆粉制取了7.16L乙醇。
采用上述方法制得的乙醇产品质量标准为：
由甜茎玉米或甜高粱干秸秆生产的乙醇(CH3CH2OH)是具特殊醇香味的无色透明的无杂质液体，易挥发，可溶于水。其密度为789g/ml，沸点为78.31℃，可以燃烧，自燃点为558℃，1kg乙醇完全燃烧可放出7000-7100Kca的热量。
实施例2：分别收集籽粒收获后的甜茎玉米和甜高粱的秸秆，并扎成小捆，玉米15-20根为一捆，高粱20-30根为一捆，使秆内水分尽快蒸发；分堆站立码放在田间或空地上，玉米和高粱均每15-30捆为一堆；经自然干燥1-6个月后，使甜茎玉米或甜高粱秸秆含水量低于16％；将甜玉米或甜高粱秸杆分别破碎，粉碎得越细越好；取玉米或高粱秸秆粉各50公斤制取乙醇，以下甜玉米或甜高粱秸秆粉加工乙醇的工艺相同；取甜高粱秸秆粉加入300kg的水，与室温下浸泡15-35左右小时，每隔0.5-3小时左右搅拌一次；然后过滤浸提液；用减压蒸馏法将过滤液浓缩至含糖量为20-40％的浓缩浸提溶液；向浓缩浸提溶液中加入质量为浓缩浸提溶液0.08％K2HPO4、0.150％(NH4)2SO4和0.025％MgSO4以及混合酵母在固定化酵母流化床反应器中发酵得醪液；醪液经过粗蒸馏和精馏后，获得高纯度的乙醇。
实施例3：分别收集籽粒收获后的甜茎玉米杂交种或甜高粱杂交种的秸秆，并扎成小捆，玉米15-20根为一捆，高粱20-30根为一捆，使秆内水分尽快蒸发；分堆站立码放在田间或空地上，玉米和高粱均每15-30捆为一堆；经自然干燥1-6个月后，使甜茎玉米杂交种或甜高粱杂交种秸秆内的含水量低于16％；将甜玉米或甜高粱秸杆分别破碎，粉碎得越细越好；取玉米或高粱秸秆粉各50公斤制取乙醇，以下甜玉米或甜高粱秸秆粉加工乙醇的工艺相同；取甜高粱秸秆粉加入750kg的水，与室温下浸泡15-35左右小时，每隔0.5-3小时左右搅拌一次；然后过滤浸提液；用减压蒸馏法将过滤液浓缩至含糖量为20-40％的浓缩浸提溶液；向浓缩浸提溶液中加入质量为浓缩浸提溶液0.08-0.2％K2HPO4、0.250％(NH4)2SO4和0.075％MgSO4以及混合酵母在发酵罐中发酵得醪液；醪液经过粗蒸馏和精馏后，获得高纯度的乙醇。

Claims (5)

1.以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的方法，取经收集再晒干或风干的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆进行粉碎，粉碎后的秸秆粉经浸提、利用减压蒸馏法把浸提液浓缩成可溶性糖浓度为20-40％的浓缩浸提液，浓缩浸提液经发酵得醪液，醪液经蒸馏制得乙醇；所述的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为含水量低于16％的干秸秆；所述的浸提步骤为：取秸秆粉末加6-15倍的水进行搅拌，每隔0.5-3小时搅拌一次，在室温下放置15-35小时得浸提液；所述的发酵工艺步骤为：取浓缩浸提液，加入质量为浓缩浸提液0.08-0.2％K2HPO4、0.15-0.25％(NH4)2SO4和0.025-0.075％MgSO4的营养盐以及混合酵母在发酵罐中发酵得醪液。
2.根据权利要求1所述的以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的方法，其特征在于所述的蒸馏步骤为：所得的醪液经过粗蒸馏和精馏后，获得高纯度的乙醇。
3.根据权利要求1所述的以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的方法，其特征在于所述的收集步骤为：玉米和高粱籽粒成熟收获后，收集茎秆并扎成小捆。
4.根据权利要求1所述的以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的方法，其特征在于所述的晒干或风干步骤为：为防止茎秆变质，将扎好的秸杆捆以10-20捆为一组立放在田间或空地上，使秆内水分尽快蒸发。
5.根据权利要求1所述的以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的方法，其特征在于所述的甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为甜茎玉米杂交种或甜高粱杂交种干秸秆。
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