一种生产乙醇的方法技术

本发明专利技术首先提供了一种生物质发酵制备乙醇的方法，包括：（1）预处理：原料破碎、原料输送、酸液混合、蒸煮、减压的步骤，其中以喷淋形式将原料与酸或酸酐接触；（2）酶解；（3）发酵：采用种子培养基将C5/C6共发酵微生物培养12-24h，接种扩大培养，将扩大培养后的微生物移至酶解液中发酵24-72h；（4）分离发酵液获得乙醇。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术首先提供了一种生物质发酵制备乙醇的方法，包括：（1）预处理：原料破碎、原料输送、酸液混合、蒸煮、减压的步骤，其中以喷淋形式将原料与酸或酸酐接触；（2）酶解；（3）发酵：采用种子培养基将C5/C6共发酵微生物培养12-24h，接种扩大培养，将扩大培养后的微生物移至酶解液中发酵24-72h；（4）分离发酵液获得乙醇。【专利说明】—种生产乙醇的方法
本专利技术涉及一种从发酵生物质生产乙醇的方法，特别涉及一种发酵木质纤维素生物质生产乙醇的方法。
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭，温室效应的逐步显现，清洁能源已成为全球的研究热点，以木质纤维素为原料发酵生产燃料乙醇受到了广泛关注。木质纤维素生物质包含有半纤维素和纤维素形式的糖聚合物，为了生产化学品，糖聚合物必须先分解成糖单体，分解聚合物的常用方法是利用酶水解，然而为了提高生物质对酶的可用性，木质纤维素生物质通常需要预处理。同时，木质纤维素类生物质水解产物中除葡萄糖外，还含有大量以木糖为主的五碳糖，因此发酵戊糖生产乙醇是提高乙醇总收率、降低生产成本的重要措施之一。可见，生物质发酵生产乙醇尚待突破和优化的三个个技术难题是原料预处理工艺、低成本纤维素酶的生产技术、戊糖发酵生产乙醇菌种及共发酵发酵工艺。CN101736646A公开了纤维素原料在蒸汽爆破之前先用稀酸或稀碱水解之后汽爆处理得到纤维素浆柏的方法。CN1896254A公开了混合菌群降解发酵木质纤维素类物质生产酒精的方法，包括将木质纤维素类物质粉碎后用H2SO4浸泡，然后采用蒸汽爆破的方式。CN101220379A公开了将甜高粱茎杆汁渣分离，经过稀H2SO4浸泡后然后对甜高粱渣进行稀酸爆破预处理，酶解发酵得到乙醇。W02011/028554A1公开了由纤维素生物质制备乙醇时生产各种副产物的方法，将净化生物质原料进行酸浸溃和改进的蒸汽处理或“蒸汽爆破”处理。专利CN1966694A公开了一种利用重组酿酒酵母NAN127发酵葡萄糖和木糖生产酒精的方法，包括种子培养、扩大培养和种子发酵的步骤，其中种子培养和扩大培养采用YERD培养基，发酵培养为葡萄糖、木糖、蛋白胨的混合物。专利CNlOl 165166A中报道了利用热带假丝酵母Candida Tropicalis及其驯化菌株对木质纤维素水解产物进行发酵，能够代谢葡萄糖产乙醇并转化木糖成木糖醇，培养基选择酵母浸膏、麦芽提取物、硫酸铵、硫酸镁、磷酸氢二钾、胰蛋白胨。专利W0200851348A、W0200958927A、W0200958938A 中公开了使用经过改造的Zymomonas mobilis生产乙醇的方法,种子培养物在SM培养基中扩大培养，并且最终培养物包含一定PH条件下的葡萄糖和木糖的混合配制物。专利W09742307A中报道了用于将木糖发酵为乙醇的稳定的重组酵母，其中采用YEro培养基扩大培养，扩大培养后的重组酵母投入葡萄糖和木糖的混合物中。上述专利所公开的生产方法均无法实现工业化生产，并且经过长时间酸浸泡的原料在蒸汽爆破的高压高温下对蒸汽爆破设备的进料装置产生巨大的酸腐蚀作用，需要随时更换，生产成本较高，并且处理后的纤维素原料产生了大量抑制物，对后续步骤影响较大，整个流程蒸汽用量大，处理压力高，容易造成安全隐患；而且上述工艺中发酵微生物发酵原料均使用实验配制物，在其披露的扩大培养以及发酵条件下菌体生长慢，发酵时间长，转化率低，无法实现大规模的乙醇发酵生产，不能满足利用现有菌株从木质纤维素产生乙醇的工业化生产。因此，本专利技术克服了现有技术中的缺陷，公开了一种能够在酸性条件下连续对生物质进行处理，发酵处理后产物中五碳糖和六碳糖物质从而获得乙醇的方法。
技术实现思路
本专利技术目的是提供了一种生物质发酵生产乙醇的方法，解决了处理后的物料纤维结构打开程度不高，半纤维素回收率较低的缺陷，同时克服了 C5/C6共发酵微生物菌体生长慢，发酵时间长，乙醇转化率低的缺陷，提高乙醇的产率，有利于生物质乙醇的工业化生产。本专利技术首先提供了一种生物质发酵制备乙醇的方法，包括:(1)预处理:原料破碎、原料输送、酸液混合、蒸煮、减压的步骤，其中以喷淋形式将原料与酸或酸酐接触；(2)酶解；(3)发酵:采用种子培养基将C5/C6共发酵微生物培养12-24h，接种扩大培养，将扩大培养后的微生物移至酶解液中发酵24-72h ； (4)分离发酵液获得乙醇。另一方面，本专利技术还提供了一种生物质发酵制备乙醇的方法，包括:(1)预处理:原料破碎、原料输送、酸液混合、蒸煮、减压的步骤，其中以喷淋形式将原料与酸或酸酐接触，所述的酸液混合步骤在原料输送步骤之后，将与酸以喷淋形式接触后的原料进一步混合均匀，混合后的原料继续蒸煮；(2)酶解，将预处理后的产物酶解；(3)发酵:采用种子培养基将C5/C6共发酵微生物培养12-24h，接种扩大培养，将扩大培养后的微生物移至酶解液中发酵24-72h，分离发酵液获得乙醇。本专利技术中所指的“生物质”为农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸杆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质，包括玉米秸杆、玉米芯、硬木、软木、坚果壳、草、纸、大麦杆、小麦杆、树叶、棉籽絮、报纸、柳枝、燕麦壳等。从结构上看，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成的材料。在优选实施方案中，生物质材料含木素纤维素材料包含至少30wt.%，优选至少50wt.%，更优选至少70wt.%，甚至更优选至少90wt.%的木质纤维素。应理解的是，生物质还可以包含其它组分，如蛋白质材料、淀粉、糖，如可发酵的糖和/或不可发酵的糖。(1)预处理本专利技术所述的原料破碎的步骤为将生物质原料(纤维素)破碎成适宜的颗粒长度，可以理解的是，不同的生物质适宜的破碎程度是不同的，但优选的破碎为平均长度为15cm以下的颗粒，更优选为IOcm以下的颗粒，特别优选为IO-1OOmm的颗粒。上述破碎方式可以通过粉碎机、研磨机、锤磨机或本领域中已知的其它合适的粉碎装置进行处理。另一方面，本专利技术所述的原料在破碎后还可以存在除杂的步骤。由于原料绝大部分都是经过多次倒运，过程中可能会混入砂土、铁器等杂物，如不对物料进行前期处理，可能造成后面处理设备的磨损甚至损坏。处理方法包括采用水洗、筛分、风选等方式。可例举的方式，包括:对物料破碎后，输送过程经过筛板进行除砂土 ；经过手动永磁除铁器进行除铁处理；在输送过程中进行水洗的步骤；或者将上述步骤组合使用。本专利技术所述的原料的输送可通过主动和/或被动输送装置来进行。所述的被动输送装置包括利用重力的方式来进行，将破碎后的原料经过倾斜成一定角度来提供输送。更为有利的输送方式是通过主动输送装置来进行，例如通过传送带和/或传送螺杆来实现。传送螺杆可由变速发动机提供动力，并且传送螺杆通过沿其轴线的旋转运动而提供原料向出口的输送，在此过程中同时完成了对物料脱水和压缩，并由于产生了密封的环境，有利于压力的封闭和增加。在优选的实施例中，原料输送的设备采用螺旋喂料器或螺杆挤出机完成，在输送过程中对原料脱水至干物的10-60wt.%，以重量百分比计，优选20-50wt.%，更为优选为25-45wt.%。在本专利技术的另一个优选的实施例中，原料的输送通过传送带床送到螺旋喂料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发酵生物质制备乙醇的方法，包括：（1）预处理：原料破碎、原料输送、酸液混合、蒸煮、减压的步骤，其中以喷淋形式将原料与酸或酸酐接触；（2）酶解：将预处理后的产物酶解；（3）发酵：采用种子培养基将C5/C6共发酵微生物培养12‑24h/ml，接种扩大培养，将扩大培养后的微生物移至酶解液中发酵24‑72h；（4）分离发酵液获得乙醇。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林海龙，武国庆，李凡，林鑫，沈乃东，许克家，邓立康，张丹，刘文信，刘劲松，李春玲，袁敬伟，岳国君，
申请(专利权)人：中粮营养健康研究院有限公司，中粮生化能源肇东有限公司，中粮集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11