[发明专利]利用玉米皮作为原料生产乙醇的方法

说明书

本发明提供了一种利用玉米皮作为原料生产乙醇的方法，该方法通过预处理、酶解、发酵的方式生产乙醇，提供了一种高效利用玉米皮(特别是玉米皮中富含的纤维素和半纤维素)的途径，增加了玉米皮的附加值，同时提供了一种利用玉米皮生产乙醇的方法。该方法的预处理效果好，酶解和发酵过程产物浓度高、转化率高，提高了乙醇得率。

技术领域

本发明属于生物工程领域和化工领域，具体涉及一种利用玉米皮作 为原料生产乙醇的方法。

背景技术

玉米皮是玉米深加工的一种副产物，即玉米经过浸泡、破碎后分离 出来的玉米表皮，因其中含有较高含量的淀粉和蛋白质而通常作为饲料 使用。例如，CN 106387336 A中公开了一种玉米浆发酵饲料及其生产方 法，主要是给玉米浆中加入玉米皮、麸皮、玉米粉、豆粕，再加入混合菌 液、乳酸菌、甘露聚糖、酵母菌进行不同阶段的好氧、厌氧发酵，可以有效地降低玉米浆中的毒素指标，并充分利用玉米浆中的有益物质，再加入 复合抗氧化剂、螺旋藻粉、磷酸氢钙、纤维素酶、乙基麦芽酚、鱼骨粉、 小肽螯合铁、纳豆激酶多种饲料添加剂，对提高动物免疫力、促进毒物 的排泄都具有显著效果，在动物的喂养过程中能减少发病率，提高日增 重，提高饲料消化率，降低料肉比，有很好的经济价值。ZL 200710014211.0中公开了一种以玉米皮水解液为原料制备饲料酵母的方法，水解液采用 模拟移动床色谱分离系统回收酸并代替常规中和工序。该方法利用玉米 浸泡水、玉米皮水解液混合配料制成培养基，斜面菌种进行三级培养，然 后进行发酵培养。通过浓缩蒸发、喷雾干燥制成饲料酵母。该发明的培 养基中富含氮源、碳源、无机盐、微量元素及维生素等生长因子，该方 法可保证饲料酵母营养成分的完整性，可完全替代鱼粉用于畜禽养殖业 从而有效降低畜禽养殖业的生产成本；该发明可提高玉米浆和玉米皮的 附加值，减少环境污染。另一方面，例如，CN 101845464 A公开了一种 多功能酶水解玉米皮制备阿魏酸的方法，将玉米皮加入NaOH避光浸泡， 高压灭菌，加入同时具有肽酶及酯酶活性的多功能酶水解细胞壁上的酯键和肽键，离心取上清液经过柱层析、洗脱，洗脱液浓缩，经乙酸乙酯 萃取，旋转蒸发得阿魏酸。利用粮食加工或燃料乙醇生产的副产品--玉米 皮，通过同时具有肽酶及酯酶活性的多功能酶水解生产阿魏酸，工艺简 单，省时节能，增加了玉米副产物的附加值。

然而，目前玉米市场面临着产量高、进口高、库存高的“三高”问 题，而下游消费环境极为疲弱，特别是玉米深加工行业正处于水深火热 状态，统计数据表明，对于各种玉米深加工产品，除玉米油价格基本保 持稳定或有上涨外，其它主要副产物跌幅较大，其中玉米皮和玉米粕价 格几乎腰斩。虽然将玉米皮用于饲料中或用于生产阿魏酸等是解决其利用问题的一种方式，但由于成本及收益方面的考虑，仍然无法消耗庞大 的玉米及其副产物(例如玉米皮)库存。另一方面，目前对于玉米皮的 利用主要是针对其中的淀粉和蛋白质(例如作为饲料使用)或酚类化合 物(例如用于制备阿魏酸和香豆酸等)，而忽略了玉米皮中含量较高的总 糖(约为50-70％)，特别是纤维素以及半纤维素(甚至可高达45％)。

就此而言，近年来，诸多如石油等不可再生的能源日益枯竭，使得 可再生能源，特别是生物燃料受到越来越多的关注，并带来巨大的商机 和社会意义。有“绿色石油”和“液体黄金”之称的乙醇是一种新型的 清洁可再生液体燃料，许多国家已经开始使用添加了一定比例乙醇的汽 油—汽油醇，以减少汽油的消耗。这种新型燃料既能缓解石油的消耗速率，又可以减少汽车尾气污染，因此具有极大的应用和发展潜力。我国 从2001年起开始推广使用汽油醇，目前汽油醇占汽油类燃料总消耗量的 约20％，并处于逐年增长的势头。因此，利用生物质作为原料来生产乙 醇的策略越来越受到各国政府及研究人员的重视。

现有工业化燃料乙醇生产主要以糖或粮食为原料，其优点是工业成 熟，但是产量受到原料的限制，难以长期满足能源需求；而从长远考虑， 以纤维素(包括农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣及城市垃圾等)为 原料生产燃料乙醇则是解决原料来源和进行规模化工业生产的主要途径 之一。因此，如果能够将玉米皮所富含的纤维素和半纤维素作为原料来 生产乙醇，势必能够成为解决玉米皮利用问题的一种有效途径。目前尚 未发现关于利用玉米皮纤维生产乙醇的有效报道。

发明内容