[发明专利]一种抑制剂存在下发酵生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质新能源技术领域，具体涉及一种发酵生产乙醇的方法，尤其是涉及一种抑制剂存在下发酵生产乙醇的方法。

背景技术

目前，地球上原油的可探明储量没有增加而产量已接近了极限，人类正面临着能源与石油危机的严峻挑战。许多国家开始制定或调整能源政策，把生物能源的研究和开发摆在了重要的位置。乙醇作为安全、洁净的燃料及汽油添加剂目前己经备受关注。传统的乙醇发酵工业主要以玉米、小麦等粮食淀粉或甘蔗汁为原料，但其原料成本高达总成本的40％。而中国地少人多的国情现状，也决定了基于粮食为原料的乙醇大规模生产必将导致“与人畜争粮，与粮食争地”的不利局面。木质纤维原料是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。我国的木质纤维原料也非常丰富，每年仅农作物秸秆就有7亿多吨，加上数量巨大的林业纤维废料和工业纤维废渣，每年可利用的木质纤维原料总量可达20亿吨以上。

近年来，木质纤维素乙醇技术虽然取得了长足的进步，但成本依然很高而无法进行商业应用。增加发酵时底物含量，进行高固含量发酵，不但可以节约水资源，而且可以生产得到高浓度的乙醇，降低后续精馏的成本。但是，高固含量发酵会产生发酵混合物粘度增加、混合不均、传质受阻和抑制物浓度增加等不利因素。为了解决这些问题，在进行高固含量同步糖化共发酵时可以采用预酶解和分批补料等策略。

发明内容

本发明的目的是针对现有木质纤维素乙醇生产中高固含量发酵时产生抑制物浓度增加的问题，提出一种在抑制剂存在下发酵生产乙醇的方法，所述方法生产的乙醇浓度高。

本发明的技术方案概述如下：

一种发酵生产乙醇的方法，包括如下步骤：

(1)将秸秆进行预处理，得到固液混合物，分离，得到预处理后的底物，干燥；

(2)向底物中加入纤维素酶和水，调节pH酶解；

(3)向步骤(2)获得的混合液接种酿酒酵母使酿酒酵母浓度为2-4g/L，发酵72h-144h，发酵期间补加底物、纤维素水解酶和酿酒酵母，发酵完成后进行固液分离，得到富含乙醇的发酵液体；其中所述酿酒酵母的保藏编号为CGMCC No.6634。

其中，在一些实施方案中，步骤(1)所述预处理为将秸秆浸于稀硫酸。

在一些优选实施方案中，步骤(1)所述预处理为按质量比为1:2-1:10的比例将秸秆浸于质量分数为1.0％-2.5％稀硫酸中，在170℃-200℃，进行浸泡预处理3min-6min，得到固液混合物，分离，得到预处理后的底物，干燥。

在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述底物、纤维素水解酶和水的比例为4g-8g:2-6FPU:50g-70g。

在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述酶解的pH值为4.5-5.5。

在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述酶解的酶解时间为12h-48h。

在一些优选实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述酶解在酶解期间补加底物和纤维素水解酶，

进一步的，在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述在酶解期间补加底物和纤维素水解酶具体为从酶解开始，每间隔6h-24h补加1次底物和纤维素水解酶，共补加1次-3次。

在一些优选实施方案中，本发明所述方法步骤(2)所述在酶解期间补加底物和纤维素水解酶每次补加4g-8g底物和2FPU-6FPU纤维素水解酶。

在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(3)所述发酵期间补加底物、纤维素水解酶和酿酒酵母具体为从发酵开始，间隔12h-24h补加1次底物、纤维素水解酶，底物和纤维素水解酶共补加2次-5次；从发酵开始48h开始补加酿酒酵母，补加1次-2次。

在一些优选实施方案中，本发明所述方法步骤(3)所述底物每次补加量为4g-8g，纤维素水解酶每次补加量为2FPU-6FPU，酿酒酵母每次补加使浓度为2g/L-4g/L。

在一些实施方案中，本发明所述方法步骤(3)所述发酵的温度为30℃-34℃。

本领域技术人员可以理解本发明所述方法中的秸秆可以为任何一种富含木质纤维的作物秸秆。在一些实施方案中所述秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、高粱秸秆或水稻秸秆。