[发明专利]一种秸秆生物发酵制备乙醇的方法

说明书

本发明公开了一种秸秆生物发酵制备乙醇的方法，包括秸秆预处理、酶处理、发酵、提纯。该方法以秸秆生物发酵制乙醇，原料来源广泛，成本低廉，绿色环保，转化率高。所制备的乙醇几乎不存在秸秆气味，克服了现有生物乙醇制备方法存在的转化率低下，发酵过程杂菌污染，生产耗能大等不足之处，具有高效、绿色环保等优点。

技术领域

本发明属于生物化学领域，特别是涉及一种用秸秆生物制备乙醇的方法。

背景技术

能源短缺是本世纪面临的重大课题之一，各国都在为开发新能源，特别是汽油的替代品而努力。乙醇作为汽车燃料有两种方式：一是配制汽油和无水乙醇的混合物，通常乙醇的添加量为10～15％；美国、加拿大等西方国家已有20年的乙醇汽油使用历史。尽管乙醇的热值比汽油略低，但由于乙醇分子中含有氧，燃烧过程的抗爆性能相当优良，当汽油中乙醇的添加量不超过15％时，对于车辆的行驶性能没有明显的影响。二是直接利用乙醇作为燃料，这需要专门设计发动机。我国也开始了这方面的试点和研究。

传统由淀粉质原料发酵生成酒精的过程是由原料的预处理、原料的蒸煮、糖化剂生产、糖化、酒母的制备、发酵和蒸馏等工段组成的。其中原料可以是薯类和谷物等。预处理包括除杂和粉碎，使淀粉的糊化和液化进行的比较容易和彻底。高温蒸煮通常在4．413×105Pa、120～150℃下进行，蒸煮原料30～60min，使淀粉从细胞中游离出，并转化溶解状态。原料蒸煮后，在60～62℃下加入糖化剂，糖化20～30min，使淀粉全部或部分转化为葡萄糖等可发酵糖。之后，接入酒母在27～30℃下进行发酵，发酵过程持续60～72h，并不断有CO₂放出。最后通过蒸馏得乙醇。

造成传统工艺生产乙醇成本过高，主要存在以下几方面的问题：

(1)生产过程中的能耗过大，尤其是蒸煮和酒精回收的过程。高温蒸煮需要热能约占全部酒精生产能耗的30-40％。

(2)发酵醪酒精浓度低，大约8～12％(体积分数)，造成蒸馏能耗大。

(3)乙醇生产效率(强度)不高，发酵速度一般为0.5～2.59乙醇／(1.h)。

(4)间歇发酵需要大量的发酵罐，而传统的连续发酵也是采用多罐顺流或循环，发酵周期长，设备投资大，产品成本高。

(5)酒精废糟量大、处理困难，环境污染严重。

以秸秆生物发酵制乙醇，不仅能够缓解全球能源危机，还可以减少因化石能源利用带来的温室效应及秸秆焚烧对环境造成的污染。在能源危机及环境污染变得越来越严重的情况下，利用秸秆纤维为原料米生产燃料乙醇成为一项迫在眉睫且具有重要战略意义的任务。但在生产实践中发现，用秸秆生物制备乙醇，由于秸秆生物的硅含量较高，导致其粘度大，采用传统的提纯方法，不有利于后续酶处理，此外，提取出的乙醇还存在一定的气味，严重影响了乙醇的应用范围。

发明内容

本发明的首要目的是克服现有生产技术的不足，提供一种秸秆生物发酵制备乙醇的方法，通过生物发酵、超临界萃取仪的萃取，能得到高纯度的乙醇，且几乎不存在秸秆气味，克服了现有生物乙醇制备方法存在的转化率低下，发酵过程杂菌污染，生产耗能大等不足之处，且具有高效、绿色环保等优点。一种秸秆生物发酵制备乙醇的方法，具体包括以下步骤：

A、预处理：称取一定量的秸秆，晒干，切割粉碎，用一定浓度稀硫酸处理12~24h，酸处理时控制温度以及搅拌速率；

B、酶处理：加入Al₂O₃/CaO/MgSO₄混合物，调节预处理过的物料pH为 4.1~6.8，然后用固定化纤维素酶处理2~3h，控制一定的温度和搅拌速率；