[发明专利]秸秆水解液发酵生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高发酵乙醇效率的方法。

背景技术

随着乙醇消耗的快速增长，基于谷物基/糖质基的第一代乙醇已经无法满足市场需求，因此全世界掀起了开发第二代乙醇——纤维素乙醇的热潮。但是由于纤维素乙醇的成本过高，到现在为止，还迟迟未实现产业化。造成纤维素乙醇成本过高的原因之一是发酵微生物对纤维素水解液的发酵效率不高，最终导致发酵液中乙醇浓度过低，需要在蒸馏工艺段消耗大量的能量。现有纤维素乙醇生产中，纤维素水解液中的六碳糖乙醇发酵工艺，几乎完全照搬谷物基乙醇发酵工艺。然而纤维素水解液的环境条件和谷物基发酵液的环境条件有很大差别，如木质纤维素预处理时会产生的甲酸、乙酸、糠醛、羟甲基糠醛、无机金属离子等副产物；不同的纤维素乙醇生产工艺有时需要适当的提高温度和降低p H值，如同时糖化发酵工艺(SSF)的温度一般是37℃～40℃，p H值是5.0左右，而酿酒酵母发酵的最适温度是32℃，最适宜p H值是5.5这些条件的差别会严重影响酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)等发酵微生物的发酵效能。而酵母的活性是可以受到微量营养元素等某些物质的促进的，这些物质可以帮助酵母抵抗恶劣环境，提高酵母的活性，进而提高发酵效率。

发明内容

本发明是为了解决秸秆糖化发酵工艺影响发酵微生物的发酵效能的技术问题，提供了一种秸秆水解液发酵生产乙醇的方法。

秸秆水解液发酵生产乙醇的方法按以下步骤进行：

一、将秸秆在180℃～210℃蒸汽爆破处理4min～8min，然后加水至固含量为18％～23％，调节p H值为4.6～5.5，然后在121℃灭菌20min，加入纤维素酶、生物解毒菌剂FYL，纤维素酶与经过蒸汽爆破的秸秆的质量比为0.1∶1，生物解毒菌剂FYL与经过蒸汽爆破的秸秆的质量比为0.1∶1，在温度为50℃、搅拌速度为150rpm的条件下，糖化48小时，得到秸秆水解液；

二、向秸秆水解液中加入四水氯化锰、七水硫酸锌、六水氯化镍、八水氯化钴、泛酸、肌醇和维生素B₁，然后调节p H值为5.0～5.5，得到混合溶液，混合溶液中四水氯化锰的浓度为1～25mg/L，七水硫酸锌的浓度为2～10mg/L，六水氯化镍的浓度为10～90μm/L，八水氯化钴的浓度为1～30μm/L，泛酸的浓度为1～10ml/L，肌醇的浓度为50～150mg/L，维生素B₁的浓度为50～150mg/L；

三、向混合溶液中加入酿酒酵母至酵母的浓度为1.5g/L，然后在温度为32℃～40℃、搅拌速度为150rpm的条件下发酵48～72小时，即得乙醇。

采用本发明方法在40℃、p H值为5.0～5.5发酵所得乙醇，是不添加微量元素(四水氯化锰、七水硫酸锌、六水氯化镍、八水氯化钴、泛酸、肌醇和维生素B₁)直接发酵所得乙醇产率的2～3倍。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式秸秆水解液发酵生产乙醇的方法按以下步骤进行：

一、将秸秆在180℃～210℃蒸汽爆破处理4min～8min，然后加水至固含量为18％～23％，调节p H值为4.6～5.5，然后在121℃灭菌20min，加入纤维素酶、生物解毒菌剂FYL，纤维素酶与经过蒸汽爆破的秸秆的质量比为0.1∶1，生物解毒菌剂FYL与经过蒸汽爆破的秸秆的质量比为0.1∶1，在温度为50℃、搅拌速度为150rpm的条件下，糖化48小时，得到秸秆水解液；

二、向秸秆水解液中加入四水氯化锰、七水硫酸锌、六水氯化镍、八水氯化钴、泛酸、肌醇和维生素B₁，然后调节p H值为5.0～5.5，得到混合溶液，混合溶液中四水氯化锰的浓度为1～25mg/L，七水硫酸锌的浓度为2～10mg/L，六水氯化镍的浓度为10～90μm/L，八水氯化钴的浓度为1～30μm/L，泛酸的浓度为1～10ml/L，肌醇的浓度为50～150mg/L，维生素B₁的浓度为50～150mg/L；

三、向混合溶液中加入酿酒酵母至酵母的浓度为1.5g/L，然后在温度为32℃～40℃、搅拌速度为150rpm的条件下发酵48～72小时，即得乙醇。

本实施方式步骤二中所述的纤维素酶为混合纤维素酶(购自于黑龙江省肇东市日成酶制剂有限公司)。