【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于乙醇燃料制备，具体涉及一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法及其催化剂。
技术介绍
1、纤维素是地球上最丰富的有机物质之一，广泛存在于植物细胞壁中。然而，由于纤维素的结构复杂且高度结晶，难以直接被利用来生产乙醇。传统的燃料乙醇主要以粮食作物如玉米、小麦等为原料，但这种方式不利于可持续发展。
2、纤维素酶解发酵制备乙醇技术则为解决这些问题提供了一条可行的途径。首先，地球上的纤维素资源极为丰富，包括农业废弃物(如秸秆、稻壳等)、林业废弃物(如树枝、木屑等)以及能源作物等。这些资源如果能够得到有效的利用，将极大地缓解能源压力，同时减少对环境的污染。许多国家和地区都在积极开展纤维素酶解发酵制备乙醇的研究和开发工作。
3、现有纤维素酶解发酵制备乙醇的方法有很多种，效率和产率各不相同。目前，现有制备方法普遍还存在以下问题：
4、(1)纤维素酶的生产和储存都存在一定困难，成本较高，制约纤维素酶解发酵制备乙醇大规模应用。
5、(2)在实际生产过程中，酶的活性和稳定性容易受到环境因素的影响，如温度、ph值、抑制剂等。为了保持酶的活性，需要在生产过程中严格控制反应条件，这增加了生产的难度和成本。
6、(3)在原料预处理方面，虽然有多种预处理方法，如稀酸预处理、蒸汽爆破预处理等，但对于一些复杂的木质纤维素原料，预处理效果仍然不够理想。预处理过程难以完全去除木质素等对酶解和发酵有抑制作用的物质，影响了后续的酶解效率和发酵效果。
7、(4)在纤维素原料的预处理和酶解过程中，会
8、因此，纤维素酶解发酵制备乙醇的技术还有待提高，需要从原料、预处理、酶、菌、催化剂等方面不断的开发改进技术，以实现乙醇制备的高效性，提高乙醇产率，并控制成本。
技术实现思路
1、针对现有纤维素酶解发酵制备乙醇的技术还存在的生产效率低、乙醇产率低、生产成本高的问题。本专利技术提供一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法及其催化剂，制备方法以秸秆和淀粉废弃物为原料，经活性炭-酶混合液、树脂-酶混合液、纤维素酶液逐步酶解，之后经酿酒酵母发酵，获得高产率乙醇；发酵过程中，添加有特制的催化剂。本专利技术利用活性炭-酶混合液、树脂-酶混合液的酶解预处理和抑制物质的吸附，结合催化剂和辅料作用，能够促进纤维素酶和酿酒酵母的酶解发酵，提高生物活性，在降低纤维素酶的用量条件下，能够获得高产率乙醇，缩短发酵时间，提高发酵效率。其具体技术方案如下：
2、一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，包括如下步骤：
3、s1，原料预处理：
4、按质量比，秸秆:淀粉废弃物＝(90～100):(20～30)，将秸秆和淀粉废弃物进行混合，粉碎，得到粉碎物；按质量比，水:粉碎物:醋酸钾＝(100～150):(20～30):(1～3)，将粉碎物、醋酸钾和水进行匀浆，制成原料浆液；
5、s2，酶液制备：
6、s2.1：取粉碎物质量0.5％～2％的α-淀粉酶、粉碎物质量0.5％～2％的糖化酶、粉碎物质量0.5％～2％的果胶酶、粉碎物质量0.5％～2％的木瓜蛋白酶、粉碎物质量1.5％～3％的活性炭，加入水中混合均匀，得到活性炭-酶混合液；
7、s2.2：取粉碎物质量0.5％～2％的半纤维素酶、粉碎物质量1.5％～3％的大孔吸附树脂，加入水中混合均匀，得到树脂-酶混合液；
8、s2.3：取粉碎物质量0.1％～0.3％的纤维素酶，粉碎物质量1％～3％的羟丙基-β-环糊精，加入水中混合均匀，得到纤维素酶液；
9、s3，酶解：
10、调节原料浆液的ph值为4.5～5.0，温度45℃～55℃，加入活性炭-酶混合液，进行酶解3h～5h；之后加入树脂-酶混合液，继续酶解3h～5h；之后加入纤维素酶液，继续酶解10h～20h；降至室温后，得到酶解液；
11、s4，发酵：
12、调节酶解液的ph值为4～6，温度28℃～33℃，加入酶解液质量0.5％～1.5％的酿酒酵母，敞口储存8h～15h；之后加入催化剂和辅料，混合均匀，密封储存，在18℃～28℃无氧发酵45天～50天，得到发酵液；
13、s5，后处理：
14、将发酵液进行过滤，滤除残渣，得到含有乙醇的滤液；滤液进行蒸馏，得到高纯度的乙醇，乙醇用于燃料使用。
15、上述方法的s1中，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆中的一种或多种组合；所述淀粉废弃物为甘薯、木薯、马铃薯、红薯中至少一种制备淀粉后产生的废渣。
16、上述方法的s2.1中，所述活性炭-酶混合液的成分质量比为：水:(α-淀粉酶+糖化酶+活性炭)＝(10～15):(1～3)；所述活性炭包括粉末活性炭和颗粒活性炭，所述活性炭的成分质量比为：粉末活性炭:颗粒活性炭＝(1～3):10；所述粉末活性炭的粒度范围为100目～300目，所述颗粒活性炭的粒度范围为1mm～3mm。
17、上述方法的s2.2中，所述树脂-酶混合液的成分质量比为：水:(半纤维素酶+大孔吸附树脂)＝(10～15):(1～3)；所述大孔吸附树脂为xad-4非离子型大孔吸附树脂。
18、上述方法的s2.3中，所述纤维素酶液的成分质量比为：水:(纤维素酶+羟丙基-β-环糊精)＝(15～30):(1～3)。
19、上述方法的s4中，所述催化剂的添加量为酶解液质量的0.2％～0.5％；所述辅料包括维生素e、磷酸二氢钾和蛋白胨，所述维生素e的添加量为酶解液质量的0.05％～0.15％，所述磷酸二氢钾的添加量为酶解液质量的0.2％～0.6％，所述蛋白胨的添加量为酶解液质量的0.5％～1％。
20、上述方法的s5中，所述蒸馏的温度为78℃～80℃。
21、一种催化剂，用于上述一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，所述催化剂包括以下质量份数的原料：0.1份～0.5份氧化钼、1份～3份二氧化硅、0.5份～1份柠檬酸、0.1份～0.5份蔗糖脂肪酸酯、0.1份～0.5份鲸蜡硬脂醇聚醚、1份～3份鼠李糖脂、0.5份～1份硫酸镁、0.1份～0.5份泛酸钙、0.1份～0.5份5-硝基愈创木酚钠、8份～12份纯化水。
22、上述催化剂中，所述原料中固体原料的粒度范围均为过250目筛下。
23、上述催化剂的制备方法包括如下步骤：
24、n1：按质量份数，取柠檬酸、5-硝基愈创木酚钠、硫酸镁、泛酸钙、氧化钼、二氧化硅进行混合，得到混合物，加入混合物3倍～5倍质量的去离子水中，混合分散均匀，在100℃～120℃蒸发去除水分，然后在150℃～160℃热处理2h～3h，降温后得到半成品催化剂；
25、n2：按质量份数，将半成品催化剂、蔗糖脂肪酸酯、鲸蜡硬脂醇聚醚、鼠李糖脂加入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，S1中，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆中的一种或多种组合；所述淀粉废弃物为甘薯、木薯、马铃薯、红薯中至少一种制备淀粉后产生的废渣。
3.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，S2.1中，所述活性炭-酶混合液的成分质量比为：水:(α-淀粉酶+糖化酶+活性炭)＝(10～15):
4.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，S2.2中，所述树脂-酶混合液的成分质量比为：水:(半纤维素酶+大孔吸附树脂)＝(10～15):(1～3)；所述大孔吸附树脂为XAD-4非离子型大孔吸附树脂。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，S2.3中，所述纤维素酶液的成分质量比为：水:(纤维素酶+羟丙基-β-环糊精)＝(15～30):(1～3)。
6.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，S
7.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，S5中，所述蒸馏的温度为78℃～80℃。
8.一种催化剂，用于上述一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，所述催化剂包括以下质量份数的原料：0.1份～0.5份氧化钼、1份～3份二氧化硅、0.5份～1份柠檬酸、0.1份～0.5份蔗糖脂肪酸酯、0.1份～0.5份鲸蜡硬脂醇聚醚、1份～3份鼠李糖脂、0.5份～1份硫酸镁、0.1份～0.5份泛酸钙、0.1份～0.5份5-硝基愈创木酚钠、8份～12份纯化水。
9.根据权利要求8所述的一种催化剂，其特征在于，所述原料中固体原料的粒度范围均为过250目筛下。
10.根据权利要求8所述的一种催化剂，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，s1中，所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆中的一种或多种组合；所述淀粉废弃物为甘薯、木薯、马铃薯、红薯中至少一种制备淀粉后产生的废渣。
3.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，s2.1中，所述活性炭-酶混合液的成分质量比为：水:(α-淀粉酶+糖化酶+活性炭)＝(10～15):
4.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，s2.2中，所述树脂-酶混合液的成分质量比为：水:(半纤维素酶+大孔吸附树脂)＝(10～15):(1～3)；所述大孔吸附树脂为xad-4非离子型大孔吸附树脂。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特征在于，s2.3中，所述纤维素酶液的成分质量比为：水:(纤维素酶+羟丙基-β-环糊精)＝(15～30):(1～3)。
6.根据权利要求1所述的一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓健，佟琪，王晓明，徐生明，王春峰，张宝心，
申请(专利权)人：辽宁省能源研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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