[发明专利]利用甜高粱茎秆生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物燃料的生产方法，具体地说涉及一种利用甜高粱茎秆生产乙醇的方法。

背景技术

石油、天然气、煤炭的过量开采和使用，使世界面临严重的能源危机和环境危机，寻找替代的可持续的环保的绿色能源，成为世界能源战略的重点。而生物燃料乙醇是一种可行的替代途径，目前中国主要以陈化粮为原料生产燃料乙醇，不但与人争粮争地，难以广泛解决交通能源问题，而且从能源利用的整个生命周期来看，粮食乙醇的CO₂释放量并没有降低，不能达到环保目的，同时利用粮食生产燃料乙醇，不但成本高，还造成粮食的浪费。因此需要寻找新的生产生物燃料的植物原料，甜高粱茎秆富含糖分和纤维，是一种比较理想的生产燃料乙醇的原料。

与其他能够生产酒精的能源作物相比，甜高粱具有不可比拟的优势：第一，在生物量能源系统中，甜高粱是第一位的竞争者，每公顷能收获2250～7500千克的籽粒，茎秆富含糖分，且产量极高，一般每公顷鲜秸秆的产量在75吨左右。第二，甜高粱是高能作物。生长旺盛时期，每公顷甜高粱每天合成的碳水化合物可产48升酒精，而玉米只有15升，小麦为3升，粒用高粱才9升。第三，甜高粱不仅产量高，而且其适应性很广，抗旱、耐涝、耐盐碱，是作物中的“骆驼”。甜高粱在pH值5～8.5的各种类型的土壤均可栽培，在含盐量达到0.36％～0.53％的盐碱土地上，甜高粱能正常生长，产量能达到4～5.5吨。因为我国的可耕地面积有限，所以盐碱土地，特别是海滨滩涂的盐碱性土壤，是发展燃料酒精产业最理想的区域，而甜高粱就是生产燃料酒精最适宜的原料作物之一。

目前，利用甜高粱茎秆生产燃料乙醇主要是利用甜高粱茎秆的汁液或者籽粒加汁液进行发酵生产，如专利申请《甜高粱茎秆汁液生产乙醇的方法》(申请号：200510076833.7)、《利用甜高粱茎秆制造乙醇液体发酵技术》(申请号为：200410035604.6)、《甜高粱茎秆生产乙醇工艺方法》(申请号为：02151719.3)、《一种燃料乙醇及其制取工艺》(申请号为：2007100022972.4)、《以甜茎玉米或甜高粱的干秸秆为原料制取乙醇的工艺》(申请号为：200610134397.9)等中主要利用甜高粱茎秆汁液生产乙醇，《利用甜高粱秸秆及其籽粒制取乙醇的方法》(申请号为：200710057584.6)、《用甜高粱秸秆制取乙醇的方法》(申请号为：200710010720.6)等利用甜高粱茎秆汁液和籽粒生产乙醇，这些发明利用茎秆汁液发酵仅仅利用了甜高粱茎秆中部分可溶性糖，而将甜高粱渣中与可溶性糖几乎等量的，以纤维素和半纤维素形式存在的结构糖弃去或燃烧，不但造成大量浪费，原料利用率低，而且造成了空气和环境污染。随着纤维素预处理技术的提高，美国生物质加工应用创新联合体(CAFI)在酸预处理，氨爆破预处理都取得了很大成果；国际先进酶制剂公司，如诺维信和杰能科将纤维素酶价格的降低；使充分利用甜高粱茎秆中的非结构糖和结构糖生产燃料乙醇成为可能，这将大大提高原料利用率和乙醇得率。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用甜高粱茎秆生产乙醇的方法，此方法可充分利用甜高粱茎秆中的非结构糖和结构糖，原料利用率高，且乙醇得率高。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

利用甜高粱茎秆生产乙醇的方法，包括如下步骤：

(1)将成熟的甜高粱茎秆进行压榨，得茎秆汁液和甜高粱渣；

(2)对甜高粱渣进行稀酸爆破预处理；

(3)用纤维素酶将甜高粱渣酶解糖化；

(4)混合糖液并调节糖汁浓度；

(5)酵母活化；

(6)发酵，即得乙醇。

上述生产乙醇的方法步骤(1)中所述的压榨是指将成熟的甜高粱茎秆粉碎切割成10mm～25mm的丝状小段，然后进行压榨，再向所得甜高粱渣中加10～20％的水进行二次压榨，得茎秆汁液和甜高粱渣；再将所得茎秆汁液在85～100℃蒸煮30～45min，然后离心、过滤，去沉淀，得澄清的茎秆汁液。