[发明专利]一种生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从发酵生物质生产乙醇的方法，特别涉及一种发酵木质纤维素生物质生产乙醇的方法。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭，温室效应的逐步显现，清洁能源已成为全球的研究热点，以木质纤维素为原料发酵生产燃料乙醇受到了广泛关注。

木质纤维素生物质包含有半纤维素和纤维素形式的糖聚合物，为了生产化学品，糖聚合物必须先分解成糖单体，分解聚合物的常用方法是利用酶水解，然而为了提高生物质对酶的可用性，木质纤维素生物质通常需要预处理。同时，木质纤维素类生物质水解产物中除葡萄糖外，还含有大量以木糖为主的五碳糖，因此发酵戊糖生产乙醇是提高乙醇总收率、降低生产成本的重要措施之一。可见，生物质发酵生产乙醇尚待突破和优化的三个个技术难题是原料预处理工艺、低成本纤维素酶的生产技术、戊糖发酵生产乙醇菌种及共发酵发酵工艺。

CN101736646A公开了纤维素原料在蒸汽爆破之前先用稀酸或稀碱水解之后汽爆处理得到纤维素浆粕的方法。

CN1896254A公开了混合菌群降解发酵木质纤维素类物质生产酒精的方法，包括将木质纤维素类物质粉碎后用H₂SO₄浸泡，然后采用蒸汽爆破的方式。

CN101220379A公开了将甜高粱茎秆汁渣分离，经过稀H₂SO₄浸泡后然后对甜高粱渣进行稀酸爆破预处理,酶解发酵得到乙醇。

WO2011/028554A1公开了由纤维素生物质制备乙醇时生产各种副产物的方法，将净化生物质原料进行酸浸渍和改进的蒸汽处理或“蒸汽爆破”处理。

专利CN1966694A公开了一种利用重组酿酒酵母NAN127发酵葡萄糖和木糖生产酒精的方法，包括种子培养、扩大培养和种子发酵的步骤，其中种子培养和扩大培养采用YERD培养基，发酵培养为葡萄糖、木糖、蛋白胨的混合物。

专利CN101165166A中报道了利用热带假丝酵母Candida Tropicalis及其驯化菌株对木质纤维素水解产物进行发酵，能够代谢葡萄糖产乙醇并转化木糖成木糖醇，培养基选择酵母浸膏、麦芽提取物、硫酸铵、硫酸镁、磷酸氢二钾、胰蛋白胨。

专利WO200851348A、WO200958927A、WO200958938A中公开了使用经过改造的Zymomonas mobilis生产乙醇的方法，种子培养物在SM培养基中扩大培养，并且最终培养物包含一定pH条件下的葡萄糖和木糖的混合配制物。

专利WO9742307A中报道了用于将木糖发酵为乙醇的稳定的重组酵母，其中采用YEPD培养基扩大培养，扩大培养后的重组酵母投入葡萄糖和木糖的混合物中。

上述专利所公开的生产方法均无法实现工业化生产，并且经过长时间酸浸泡的原料在蒸汽爆破的高压高温下对蒸汽爆破设备的进料装置产生巨大的酸腐蚀作用，需要随时更换，生产成本较高，并且处理后的纤维素原料产生了大量抑制物，对后续步骤影响较大，整个流程蒸汽用量大，处理压力高，容易造成安全隐患；而且上述工艺中发酵微生物发酵原料均使用实验配制物，在其披露的扩大培养以及发酵条件下菌体生长慢，发酵时间长，转化率低，无法实现大规模的乙醇发酵生产，不能满足利用现有菌株从木质纤维素产生乙醇的工业化生产。

因此，本发明克服了现有技术中的缺陷，公开了一种能够在酸性条件下连续对生物质进行处理，发酵处理后产物中五碳糖和六碳糖物质从而获得乙醇的方法。

发明内容

本发明目的是提供了一种生物质发酵生产乙醇的方法，解决了处理后的物料纤维结构打开程度不高，半纤维素回收率较低的缺陷，同时克服了C5/C6共发酵微生物菌体生长慢，发酵时间长，乙醇转化率低的缺陷，提高乙醇的产率，有利于生物质乙醇的工业化生产。

本发明首先提供了一种生物质发酵制备乙醇的方法，包括：（1）预处理：原料破碎、原料输送、酸液混合、蒸煮、减压的步骤，其中以喷淋形式将原料与酸或酸酐接触；（2）酶解；（3）发酵：采用种子培养基将C5/C6共发酵微生物培养12-24h，接种扩大培养，将扩大培养后的微生物移至酶解液中发酵24-72h；（4）分离发酵液获得乙醇。