[发明专利]利用香/芭蕉根部球茎干粉制备乙醇

说明书

发明所属技术领域

本发明是利用香/芭蕉根部球茎干粉制备乙醇，属食品工业、精细化工和生物质能源领域。

发明技术背景

能源是当今世界发展面临的三大问题之一。随着化石能源日趋枯竭，开发新能源已成为各国竞相发展的战略决策。开发利用生物质能源是新能源的重要内涵，燃料乙醇则是生物质能源的重要组成部分。

我国人多地少，粮食供给处于紧平衡状态，没有富余的粮食用于生产乙醇，发展燃料乙醇产业必须坚持不与人畜争粮食，走非粮型燃料乙醇的道路。充分利用非粮型高糖植物资源，开发燃料乙醇产业，这对我国燃料乙醇产业的规模化发展及可持续发展，至关重要。种植燃料乙醇原料所需的土地，必须坚持不与粮食争土地、不与现有重点产业争土地的原则。大规模发展燃料乙醇产业，存在土地资源紧缺的问题。充分利用现有高糖作物资源，以现有产业规模为基础，在不另占用土地的前提下，通过综合利用，解决燃料乙醇原料问题，是发展燃料乙醇产业规模比较现实的选择。

香/芭蕉是生物量巨大的水果植物，其茎秆总产量可达40吨/亩，其中鲜假茎秆达25吨/亩，鲜根部球茎达15/亩吨，经切片晒干或烘干，香/芭蕉根部球茎干物质可达1.4吨/亩。香/芭蕉根部球茎干物质富含果胶、淀粉类、杂多糖、半纤维素等，经水解后，其水解液中含有葡萄糖、甘露糖、果糖和其它五碳糖等，干基总还原糖含量高达63％，是制备乙醇的理想原料。海南全省种植香/芭蕉70多万亩/年，约有1050万吨/年香/芭蕉根部球茎废弃物，可产生鲜根部球茎干物质98万吨/年。利用香/芭蕉根部球茎干粉制备乙醇，1吨原料可产乙醇220kg，可产乙醇21.56万吨/年，乙醇价格以0.6万元/吨计，将新增产值12.94亿元/年。充分利用香/芭蕉根部球茎制备乙醇，可在不另占有土地的前提下，较大规模地发展香/芭蕉种植业和燃料乙醇产业，可实现废物利用，为香/芭蕉重复种植根除病源病害，大幅度增加农民收入，提高经济效益，促进海南省国际旅游岛经济建设和可持续发展。

发明内容

本发明是利用香/芭蕉根部球茎干粉制备乙醇，其工艺过程如下：

1、香/芭蕉根部球茎切片、晒干或烘干、粉碎

新采收的香/芭蕉根部球茎含水量高，游离还原糖含量极低，淀粉类和杂多糖含量也很低，含有抑制酒精酵母生长的成分，不能直接发酵制备乙醇。原料脱水干燥是制备乙醇的第一道工序。干燥的作用一是减少原料的运输和贮存成本，二是原料脱水后，有效成分能充分富集，利于后续工序进行，提高燃料乙醇的产率。其操作方法是将香/芭蕉根部球茎投入多功能切片机切成厚5～8mm的薄片，置于烈日下曝晒至干或用隧道式烘干机烘干。切片的作用是增大原料的表面积，使水分能迅速蒸发，缩短干燥时间。将香/芭蕉根部球茎干片投入粉碎机，粉碎至80～100目，得含水量8％～12％的香/芭蕉根部球茎干粉，备用。

2、香/芭蕉根部球茎干粉中多糖的水解

香/芭蕉根部球茎中多糖的水解有酶水解法、酶和酸两步水解法、酸水解法，现分述如下：

(1)酶水解法：称取一定量的香/芭蕉根部球茎干粉，配成一定浓度的粉浆，加入高温α-淀粉酶，恒温水解一定时间，使香/芭蕉根部球茎中的多糖水解转化为低聚糖，再加入糖化酶，恒温水解，便得到含有葡萄糖和麦芽糖的糖化液，糖化液可直接接种发酵制备乙醇。酶法水解，条件温和，水解速度慢，时间长，水解条件易于控制。但该法只能使香/芭蕉根部球茎中淀粉类多糖水解，其它杂多糖却不能水解，水解液中酵母可利用的糖含量低，乙醇产率低。

(2)酶和酸两步水解法：即先用高温α-淀粉酶和糖化酶将香/芭蕉根部球茎中淀粉类多糖水解为麦芽糖和葡萄糖，再加入适量的无机酸使麦芽糖和其它杂多糖等水解转化为葡萄糖、甘露糖、果糖和其它五碳糖。所用的酸有盐酸或硫酸。该法能使麦芽糖和其它杂多糖(除纤维素外)等全部水解转化为葡萄糖、甘露糖、果糖和其它五碳糖等，水解液中酵母可发酵糖的含量高。但是，因酶水解生成的低聚糖和其它杂多糖长时间在酸性条件下加热将发生分解，并有糠醛类物质生成，水解液色泽加深，不利于酵母生长，该法水解工艺复杂，生产周期长。