一种禾草类秸秆生产燃料乙醇的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用禾草类秸秆生产燃料乙醇的方法，其工艺流程：蒸煮、黑液提取、浆料酶解、发酵酶解液。本发明专利技术提供的方法有效地提高了秸秆生产乙醇的效率，并且将生产过程中的废料回收利用制成肥料，在保护环境的同时增加了经济效益。加了经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种禾草类秸秆生产燃料乙醇的方法


[0001]本专利技术涉及一种以禾草类秸秆为原料生产乙醇的方法。

技术介绍

[0002]能源和环境问题已经日益成为全球关注的焦点，随着化石能源的枯竭和温室气体排放的严重，开发清洁可再生能源已经成了迫在眉睫的课题。而生物质能源的利用已经引起了人们的关注。
[0003]生物质是自然界最丰富的可再生资源，地球上每年经光合作用固定在绿色植物中的碳的总量可达2
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吨，生物量为1.7
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吨。中国生物质资源丰富，其中农作物秸秆年总量为7
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108吨，林木废弃物约2
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108吨，外加数量巨大的林业纤维废料和工业纤维废渣，每年可利用的纤维素生物质总量可达约2
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109吨以上。纤维素生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，将纤维素和半纤维素转化为糖类进行发酵生产乙醇，可用在燃料能源和工业原料等方面。
[0004]现有技术中，常采用酶解或水解等方式将纤维素中的多糖转化成单糖并发酵生成乙醇，但是存在多糖转化率低的问题，并且对在整个工艺流程中产生的废料没有一个有效解决的途径。
[0005]申请号为200710009497.3的中国专利公开了一种利用植物纤维制取燃料乙醇的方法，包括：选取富含纤维素、木聚糖和阿拉伯聚糖的植物为原料，并控制原料中的木聚糖、阿拉伯聚糖的含量之和与纤维素的含量的比值大于或等于0.5；将上述原料混合均匀，并蒸煮3-5小时，然后摊开冷却至50-60℃；向上述原料中加入每克原料4-8单位纤维素酶，搅拌1-2小时使其糖化，并冷却至28-32℃；加入酒母搅拌，密封发酵3-5天得到成熟的酒醪；将酒醪加热，对产生的乙醇水蒸汽混合气进行脱水处理，得到燃料乙醇。该申请虽然提供了利用植物纤维生产乙醇的方法，但是对于生产过程中的废料没有充分地利用。
[0006]申请号为200410096175.3的中国专利公开了一种由制浆黑液的酸析滤液制备乙醇的方法。该方法是将由制浆黑液得到的酸析滤液与麦糠按照重量比6-8:1混合均匀，然后在100-120℃下水解3-5小时，静置后分离上层清液和纤维残渣；调节上层清液的pH值为5-6，进入发酵罐，在搅拌下，接入发酵酶进行发酵，发酵温度为40-50℃，发酵时间为45-55小时，得到乙醇含量为6-8％的发酵液，发酵液经蒸馏，得到乙醇成品。该方法提供了利用造纸过程中的黑液和废渣麦糠生产乙醇的方法，但是采用酸水解方式进行处理多糖转化单糖的转化率不足以满足产业化生产的要求。
[0007]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在提供一种以禾草类秸秆为原料生产乙醇的方法，采用亚铵法预处理后进行酶解发酵，达到提高乙醇产率同时保护环境增加经济效益的效果。
[0009]本专利技术具体采用如下技术方案：
[0010]一种禾草类秸秆生产燃料乙醇的方法，所述的生产方法包括如下步骤：
[0011]1)将亚硫酸铵加入到禾草类秸秆原料中进行预处理，得到浆料；
[0012]2)将浆料中的黑液提取，得到浓度为10—13％的净浆料；
[0013]3)酶解净浆料得到酶解产物；
[0014]4)发酵酶解产物得到乙醇。
[0015]本专利技术采用了酶解法将在纤维素中占主要含量的葡聚糖和在半纤维素中占主要含量的木聚糖进行了降解，生成了葡萄糖和木糖为下一步发酵提供了良好的条件，可以提高乙醇的产率。
[0016]本专利技术的进一步方案是：
[0017]将禾草类秸秆原料进行备料后，送至蒸煮器中，加入浓度为15-28％亚硫酸铵溶液，以液比1：4-8混合，通入蒸汽进行加热，升温150-180℃，保温120-220分钟，进行蒸煮，得到浆料。
[0018]然后将浆料中的黑液提取，得到浓度为10—13％的净浆料。
[0019]本专利技术的进一步方案是：
[0020]对净浆料进行酶解，调节浆料的pH至4.0～5.5。加入浓度为5～8％的酶制剂后在40～55℃温度下反应48～72小时。酶解产物为由葡聚糖转化成的葡萄糖、由木聚糖转化成的木糖，所述葡聚糖的转化率为80～90％，所述木聚糖的转化率为75～90％。
[0021]本专利技术的进一步方案是：
[0022]发酵为将浓度为7.0～10.0mg/g的酵母加入酶解产物中在28～40℃温度下反应36～48小时得到乙醇。
[0023]本专利技术的进一步方案是：
[0024]酶制剂为康地恩CT-3、诺维信CTec2、草酸青酶、中的至少一种。
[0025]酵母为安琪耐高温酵母，圣琪耐高温酵母中的至少一种。
[0026]本专利技术的有益效果为：
[0027](1)对秸秆进行备料后进行亚铵法蒸煮制得用以生产乙醇的浆料，有效利用了农业生产后的残留生物质，防止焚烧秸秆对环境的影响；
[0028](2)采用酶解的方法对秸秆中的纤维素和半纤维素进行分解，大大提高了糖化率，使得多糖转化更加彻底。
具体实施方式
[0029]以下为本专利技术的具体实施方式，所述的实施例是为了进一步描述本专利技术，而不是限制本专利技术。
[0030]实施例1：
[0031]采用棉杆作为原料，运用本专利技术的方法制备乙醇，同时对棉杆中所含生物质的成分进行鉴定，具体方法如下所示：
[0032](1)选择棉杆若干，放入螺旋挤压机中进行脱水后，检测棉杆所含生物质成分，结果如下表1所示：
[0033]表1棉杆经螺旋挤压机备料后的成分测定结果
[0034][0035]由表1可知，棉杆中含总糖46.72％，提高转化率可以使单位重量的棉杆产出更多的乙醇。
[0036](2)将浓度为22～28％的亚硫酸铵溶液加入经螺杆挤压机备料的棉杆中，按照料液比1:6进行混合，在165～170℃加热蒸煮并保温180min；蒸煮结束后对浆料灌入盘磨机进行打浆得到浆料；对浆料的成分进行测定，结果如下表2所示：
[0037]表2棉杆经蒸煮磨浆后的成分测定结果
[0038][0039]由表2可知，经过蒸煮磨浆，糖类物质进一步释出，同时降低了浆料中木素的含量。
[0040](3)将浆料进行洗涤并分离得到含纤维的浆料和黑液；
[0041](4)在含纤维的浆料中加入乙酸-乙酸钠缓冲溶液调节pH至4.7～4.8，加入6％的诺维信CTec2酶制剂在49～50℃温度下反应72小时得到酶解产物；得到酶解产物的测试结果如下表3所示：
[0042]表3含纤维的浆料酶解参数及测试结果
[0043][0044]由表3可知，经过前述的预处理方式，得到了喜人的葡聚糖和木聚糖转化成单糖的转化率，为发酵生产乙醇的关键步骤。
[0045](5)将浓度为8.0mg/g的安琪耐高温酵母加入酶解产物中在30℃温度下反应36小时得到乙醇和发酵残渣；检测发酵产物所得结果如下表4所示：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种禾草类秸秆生产燃料乙醇的方法，其特征在于所述的生产方法包括如下步骤：1)将亚硫酸铵加入到禾草类秸秆原料中进行预处理，得到浆料；2)将浆料中的黑液提取，得到浓度为10—13％的净浆料；3)酶解净浆料得到酶解产物；4)发酵酶解产物得到乙醇。2.根据权利要求1所述一种禾草类秸秆生产燃料乙醇的方法，其特征在于，所述的预处理为：将禾草类秸秆原料进行备料后，送至蒸煮器中，加入浓度为15-28％亚硫酸铵溶液，以液比1：4-8混合，通入蒸汽进行加热，升温150-180℃，保温120-220分钟，进行蒸煮，得到浆料。3.根据权利要求1所述的酶解为调节浆料的pH至4.0～5.5，加入浓度为5～8％的酶制剂后在40～55℃温度下反应48～72小时。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕衍金，牛彦生，宋明信，
申请(专利权)人：山东泉林集团有限公司，
类型：发明
国别省市：