[发明专利]植物秸秆固液两效发酵法生产乙醇的方法

说明书

技术领域

    本发明属于农产品加工领域，涉及一种植物秸秆固液两效发酵法生产乙醇的方法。

背景技术

随着人口增长和经济的发展以及可利用耕地面积的减少，使得酒精生产成本日趋增高，现代生物科技的方向转向利用丰富、低廉的植物秸秆为原料生产酒精，目前市场主导的是利用玉米秸秆生产酒精。其缺点是：

一、现有技术主要是利用玉米秸秆，其他的秸秆利用较少，给规模化生产带来一定的季节性限制。

二、传统工艺的酒精产率较低，发酵效率低，乙醇产率只有30%左右。

三、传统工艺的主要是利用秸秆中纤维素分解的的糖，目前纤维素分解酶价格昂贵，无法进行商业化大生产。

四、传统的酒精发酵工艺基本不能利用秸秆中含量丰富的五碳糖。

发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种能够充分有效的利用秸秆、原料广、产值高的植物秸秆固液两效发酵法生产乙醇的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

本发明的植物秸秆发酵法生产乙醇和生物有机肥的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：将植物秸秆粉碎，淋洒含霉菌的水，进行初步发酵，使秸秆中的糖类、蛋白质等营养物质降解从而具有可溶性；然后用水进行挤压冲洗，去掉难溶的纤维素残渣，得到含有秸秆中的五碳糖、六碳糖以及蛋白质的液相，液相经浓缩、酵母菌发酵、蒸馏生产乙醇；蒸馏后剩余的废液连同冲洗后剩余的残渣用来制作有机肥。

本发明的植物秸秆发酵法生产乙醇和生物有机肥的方法，优选方案为，初步发酵时，加入占秸秆重量3-5倍的水，水内溶解了占秸秆重量1‰的霉菌菌粉，发酵时间为36-72h，发酵初始温度控制在15℃以上，但不超过室温，后期经过自身产热，保持植物秸秆温度在40-60℃。

本发明的植物秸秆发酵法生产乙醇和生物有机肥的方法，优选方案为，挤压冲洗时，用秸秆重量2-4倍的水挤压冲洗，以剥离纤维素残渣；洗脱的得到的冲洗液负压加热浓缩到浓度为24-26%得到浓缩液；酵母菌发酵时，浓缩液加入占秸秆重量1-2‰的酵母菌菌粉，发酵时间为60-72h，发酵温度30-40℃；蒸馏时，蒸馏时间1小时、蒸馏温度95-105℃，得到浓度为85-95%的酒精。

本发明的植物秸秆发酵法生产的乙醇，其特征在于：由本发明所述的方法制成。

本发明的有益效果是：

一是本发明能够利用不同的秸秆进行生产，原料来源多，克服了原料来源少的问题，能够在不同的季节根据原料的不同进行产值比例的调整；

二是本发明提高了秸秆发酵的效率，缩短了秸秆发酵生产的周期，提高了单位时间的乙醇产量，乙醇产率40%左右，最终达到提高生产的利润空间。菌株转化效率高，特异性强，菌株的生长周期短，产值高，可以广泛应用于工业化生产。

三是本发明通过霉菌固体发酵分解、溶解、转化了秸秆中的五碳糖和六碳糖，为下步酵母菌液态的发酵提供量良好基础、酵母菌有效利用了秸秆中半纤维的糖，对秸秆中元素做到了更充分的利用，提高了秸秆的综合利用效率。而且霉菌价格低，成本低。

具体实施方式

本发明的植物秸秆固液两效发酵法生产乙醇的方法，采用植物秸秆50千克，例如玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆、棉花秸秆、大豆秸秆，经过粉碎至10-15毫米后，淋洒含50克霉菌菌粉的水150-250千克，经过进行初步发酵，使秸秆中的糖类、蛋白质等营养物质降解从而具有可溶性，发酵时间为36-72h，发酵初始温度控制在15-20℃，后期经过自身产热，保持植物秸秆温度在40-60℃，酶解后的糖液作为酵母发酵源。然后用100-200千克水进行挤压冲洗，去掉占秸秆总重量50%左右的纤维素残渣，得到含有大量五碳糖、六碳糖以及蛋白质的液相。液相负压加热浓缩到重量浓度为24-26%，加入50-100克酵母菌菌粉发酵生产乙醇，能够同时利用五碳糖和六碳糖发酵生产酒精，发酵时间为60-72h，发酵温度30-40℃，发酵后经酒精蒸馏塔蒸馏后得到酒精，蒸馏时间1小时、蒸馏温度95-105℃，得到浓度为85-95%的酒精。所用霉菌以木霉菌最佳，其他霉菌也可以使用。

蒸馏后剩余的含有发酵菌体和秸秆自身养分的废液连同纤维素残渣混合，浓缩后用喷浆造粒机造粒生产生物有机肥，可以造成细粉或颗粒。

本发明的植物秸秆发酵法生产的乙醇，由本发明所述的方法制成。