本发明专利技术涉及一种利用玉米芯加工残渣发酵生产燃料乙醇的方法，包括：（1）配制玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂中含有纤维素内切酶、纤维外切酶和β-葡萄糖苷酶；（2）玉米芯加工残渣加入玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂用量为0.05-0.5g/g纤维素；45～60℃预酶解0-36h，然后调整温度至24-44℃，加入酿酒酵母0.02‰-5‰，玉米芯加工残渣同步糖化发酵生产乙醇。发酵过程可以补加非粮来源的发酵原料。与现有技术相比，本发明专利技术方法解决玉米芯加工残渣发酵生产乙醇过程中发酵单元最终乙醇浓度低的问题，降低乙醇提浓阶段的能耗。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种燃料乙醇的生产方法，特别是以玉米芯加工残渣为主要原料发酵生产燃料乙醇的方法。
技术介绍
以玉米芯为原料加工生产糠醛和木糖等产品过程中会产生大量的木糖渣和糠醛渣，统称玉米芯加工残渣。我国每年排放糠醛废渣近3000万吨(CN 200910090506. 5)，这些废渣的堆放不仅占用土地，而且对周边环境造成污染。经测定，玉米芯加工残渣干基中的纤维素含量占60%以上，半纤维素8%左右，木质素26%左右。CN00107969. 7公开了一种利用木糖渣生产乙醇的方法，该专利先采用黑曲霉固体发酵产生纤维素酶曲，再利用制备的纤维素酶曲与木糖渣混合对木糖渣中的纤维素进行水解，然后固液分离，获得水解糖液，水解糖液中的葡萄糖浓度为5%-12%，将水解糖液中加入酵母菌发酵生产乙醇，根据专利中报道 的水解糖浓度数据，发酵液中乙醇浓度可达到的理论值为2. 5 wt%-6wt%0 CN200610131965.X公开了一种利用玉米芯加工残渣发酵生产纤维素乙醇的方法，该方法包括利用拟康氏木霉液态深层发酵产生纤维素酶，厌氧同步糖化发酵生产乙醇，乙醇纯化等步骤，最终发酵液中的乙醇浓度为8% v/v。与常规纤维乙醇生产过程不同，由于木糖渣中半纤维素大部分被水解生成木糖和糠醛等产品，玉米芯加工残渣水解产生的木糖很少，仅靠纤维素水解产生的葡萄糖发酵乙醇，最终发酵液中的乙醇浓度很难达到粮食乙醇(发酵液乙醇浓度可达到12% v/v以上)的水平。发酵液中乙醇浓度低造成下一步乙醇精馏能耗过大，增加了乙醇生产成本。
技术实现思路
针对现有玉米芯加工残渣发酵生产乙醇过程中发酵单元最终乙醇浓度低的问题，本专利技术通过纤维素酶的复配、补加非粮碳源和同步糖化发酵等手段提高木糖渣发酵液中的乙醇浓度，降低乙醇提浓阶段的能耗。本专利技术利用玉米芯加工残渣发酵生产燃料乙醇的方法，包括如下内容 (1)配制玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂中含有纤维素内切酶、纤维外切酶和β-葡萄糖苷酶，其中，纤维素内切酶的浓度为5-30 g/L，纤维素外切酶的浓度为30-90 g/L, β -葡萄糖苷酶的浓度为1-20 g/L ； (2)玉米芯加工残渣加入玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂用量为O.05-0. 5 g/g纤维素；45 60°C预酶解0_36 h，然后调整温度至24-44 V，加入酿酒酵母O.02%。_5%。(以干酵母质量为基准计)，玉米芯加工残渣同步糖化发酵生产乙醇； (3 )在发酵过程中，优选补加糖蜜、淀粉或菊芋等补充发酵物质。本专利技术方法中，玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂中，还可以含有木聚糖水解酶、果胶酶、漆酶以及辅助因子中的一种或几种。木聚糖酶的浓度为0-20 g/L。果胶酶的浓度为0-5 g/L。漆酶浓度为0-10 g/L。辅助因子包括表面活性剂和金属离子，表面活性剂的浓度为O. 01-0. I g/L，金属离子的浓度为O. 01-0. 5 g/L。本专利技术方法中，玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂中的辅助因子使用的表面活性剂优选为非离子表面活性剂，如Tween系列表面活性剂中的一种或几种，优选为Tween80、Tween 60、Tween40、Tween 20等中的一种或几种。金属离子可以选择Ca2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Fe2+、Mg2+、Co2+、K.和 Fe3+ 中的一种或任意搭配使用，Ca2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Fe2+、Mg2+、Co2+、K+和 Fe3+的浓度分别为 0-0. 04 g/L, 0-0. 04 g/L, 0-0. 02 g/L, 0-0. 04 g/L, 0-0. 04 g/L,0-0. 08 g/L,0-0. 05 g/L,0-0. 09 g/L,0-0. I g/L。复合酶制剂中的其它物质为水。本专利技术方法中，酿酒酵母可以使用任意能把葡萄糖发酵生成乙醇的菌株，本专利技术为了实现高效同步糖化发酵生产乙醇，优选耐温酿酒酵母Saccharomyces cerevisiaeFE-B。Saccharomyces cerevisiae FE-B,于2008年11月10日保藏 于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”(简称CGMCC)，其保藏号为CGMCC NO. 2735。耐温酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae FE-B是从米酒酒曲中筛选出的一株耐温酿酒酵母,可以在24 44°C条件下生长，能够在24 44°C条件下发酵葡萄糖生产乙醇，特别是可以在较高温度下实现同步糖化和发酵。玉米芯加工残渣的同步糖化发酵条件如下采用釜式搅拌罐进行反应，糖化发酵体系中玉米芯加工残渣干基与水的质量比为I :20-2 5 ;加入复合酶制剂，经过适当的预酶解后，在相对较高的温度下进行同步糖化和发酵生产乙醇，同步糖化和发酵过程采用间歇搅拌，搅拌速率根据反应器体积和形状具体确定；玉米芯加工残渣加入方式可根据反应体系的稠度和粘度一次性加入或分批加入；反应时间48-144 h ;pH控制在4. 0-7. 0，优选4.5~5. O0在发酵过程中补加的补充发酵物质的时间最好在发酵进行5 40小时后，以流加的方式补充发酵物质。补充的发酵物质优选为非食用粮来源的可发酵物质，最优选为糖蜜，糖蜜可以是甘蔗或甜菜为原料生产蔗糖产生的废糖蜜，也可以是甜高粱榨汁浓缩后生产的糖蜜，都属于非粮原料，糖蜜中总糖质量浓度一般在35%-60%。由于糖蜜中含有葡萄糖等对木糖渣中纤维素的水解具有反馈抑制作用的成分。本专利技术中补充发酵物质的补加方法采用流速流加进入到反应体系，反应体系中的葡萄糖浓度低于25 g/L。补充发酵物质的加入量以总糖质量计为玉米芯加工残渣干基质量的20%-120 %。酿酒酵母的扩大培养可以采用本领域的常规方法，如将含糖50%的糖蜜稀释25倍，加入I g/L的尿素灭菌，接入酵母菌通风搅拌培养12 h即可。玉米芯加工残渣中虽含有较多的纤维素等物质，但由于结构复杂，不易直接利用，本专利技术通过配制玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，其中的纤维素内切酶、纤维素外切酶和葡萄糖苷酶协同作用，可以将玉米芯加工残渣中纤维素有效水解。在玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂中，进一步使用木聚糖水解酶、果胶酶、漆酶、表面活性剂和金属离子等辅助因子，可以进一步提高玉米芯加工残渣中纤维素等物质的水解效率，可以实现水解的同时进行发酵。表面活性剂可以提高纤维素酶解体系中纤维素酶和纤维素之间的吸附解和吸附能力，提高纤维素水解效率；金属离子主要用做复合酶中各种酶蛋白的激活剂，提高酶蛋白的水解活性。另外，本专利技术方法通过补加非粮碳源和同步糖化发酵等手段提高木糖渣发酵液中的乙醇浓度，降低乙醇提浓阶段的能耗。附图说明图I是实施例I反应过程体系中各种物质浓度的变化曲线； 图2是实施例2反应过程体系中各种物质浓度的变化曲线。具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本专利技术的方案和效果，其中未明确基准的百分含量以重量为基准。表I实施例中使用复合酶制剂的组成。权利要求1.，其特征在于包括如下内容 (1)配制玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂中含有纤维素内切酶、纤维外切酶和β-葡萄糖苷酶，其中，纤维素内切酶的浓度为5-30 g/L，纤维素外切酶的浓度为3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用玉米芯加工残渣发酵生产燃料乙醇的方法，其特征在于包括如下内容：（1）配制玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂中含有纤维素内切酶、纤维外切酶和β？葡萄糖苷酶，其中，纤维素内切酶的浓度为5？30？g/L，纤维素外切酶的浓度为30？90？g/L，β？葡萄糖苷酶的浓度为1？20？g/L；（2）玉米芯加工残渣加入玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂用量为0.05？0.5？g/g纤维素；45～60℃预酶解0？36？h，然后调整温度至24？44？℃，以干酵母质量为基准计，加入酿酒酵母0.02‰？5‰，玉米芯加工残渣同步糖化发酵生产乙醇。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张全，黎元生，佟明友，金平，乔凯，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：
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