專利名稱：用秸稈固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本工藝涉及一種用秸稈作為原料生產(chǎn)酒精的方法，特別涉及一種用秸稈作為原料固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)燃料酒精的方法。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案包括1)秸稈的預(yù)處理將秸稈經(jīng)過揉搓并粗粉碎至20目左右后，用蒸汽爆破法進(jìn)行預(yù)處理，將要處理的秸稈，倒入爆破裝置的反應(yīng)器中，通入飽和水蒸汽，升壓到1.2～1.6MPa開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)5～7分鐘放下閥門，反應(yīng)器中的被處理后的秸稈回收到接收器中；2)纖維素酶曲的制備選用康氏木霉做為出發(fā)菌株，利用康氏木霉固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶曲，將纖維素酶曲直接利用到進(jìn)一步的同步發(fā)酵中；(1)將康氏木霉接種到斜面培養(yǎng)基培養(yǎng)一定時(shí)間，從活化的斜面刮幾環(huán)孢子接入帶玻璃珠的無菌水中，振蕩，分散孢子，測(cè)定孢子濃度，使孢子懸液濃度達(dá)106～107個(gè)/mL；(2)于容器中添加秸稈粉與麩皮，水，硫酸銨；使秸稈粉與麩皮重量比為1∶1～1.5∶1，固液重量比為1∶2～1∶3，硫酸銨添加量為總重量的2～2.5％；(3)將(2)中的培養(yǎng)基滅菌，冷卻后接種總重量5～8％的孢子懸液，于28℃～30℃下培養(yǎng)72～90小時(shí)后得到纖維素酶曲；3)酵母活化選用能在45～50℃條件下生長(zhǎng)良好的耐高溫酵母，接種麥芽汁斜面保藏的酵母株一環(huán)于5mLYEPD液體培養(yǎng)基中，30℃～45℃下120r/min培養(yǎng)16～20h，然后再按5％的接種量轉(zhuǎn)接入裝有20mLYEPD液體的250mL三角瓶中搖床120r/min培養(yǎng)16～18h，依次擴(kuò)大；4)同步糖化發(fā)酵在預(yù)處理后的秸稈粉中添加纖維素酶曲，使總底物中的纖維素酶曲酶活以纖維素濾紙酶活計(jì)達(dá)到42～50IU/g，加入固體底物2～3倍重量的水；接種活化后的耐高溫酵母，接種量為總底物質(zhì)量的5～10％，于45℃～50℃發(fā)酵20～24小時(shí)，收集酒精。
上述工藝步驟中所用的康氏木霉斜面培養(yǎng)基(保藏培養(yǎng)基)可這樣制作稱取麩皮10g加水適量，煮沸30min，過濾取汁，將汁液定容至100mL，加瓊脂粉2g，分裝滅菌，冷卻傾斜放置即成。
本發(fā)明從秸稈同時(shí)糖化發(fā)酵的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)了秸稈固態(tài)同步發(fā)酵轉(zhuǎn)化為酒精的過程，具有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明選用耐高溫的酵母，解決了酵母最適生長(zhǎng)溫度與纖維素酶解的最適溫度不一致的技術(shù)難題，滿足了同步發(fā)酵的要求；利用康氏木霉固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶曲，將纖維素酶曲直接利用到進(jìn)一步的同步發(fā)酵中，不僅可以實(shí)現(xiàn)秸稈同步固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精，而且省去了純化、制備纖維素酶制劑的過程，同時(shí)產(chǎn)纖維素酶曲所利用的培養(yǎng)基以秸稈為主，僅添加少量低成本的麩皮和硫酸銨，不僅利用了秸稈，而且大大降低了制備酶的成本；通過對(duì)同步固態(tài)發(fā)酵條件的研究，得到了優(yōu)化的發(fā)酵工藝路線，大大縮短了發(fā)酵時(shí)間，提高了發(fā)酵效率，同步發(fā)酵20～24小時(shí)，即可得到7.2％左右的酒精(按秸稈干基計(jì)算)；利用本工藝不僅可以將秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為燃料酒精，而且整個(gè)工藝過程能耗低，無廢渣、廢液等污染環(huán)境，是綠色環(huán)保的廢物利用方法；秸稈中含有豐富的纖維素類物質(zhì)，以秸稈作為原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精，不僅可以從根本上改變目前酒精以淀粉類物質(zhì)為原料的生產(chǎn)狀況，而且可以同時(shí)得到質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的酒糟飼料，有著極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。利用本工藝所產(chǎn)生的發(fā)酵殘?jiān)^豐富的蛋白質(zhì)和部分還原糖類，蒸煮后氣味清香，有作為飼料的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種用秸稈固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的方法，包括下列生產(chǎn)工藝1)秸稈的預(yù)處理將秸稈經(jīng)過揉搓并粗粉碎至20目左右后，用蒸汽爆破法進(jìn)行預(yù)處理，將要處理的秸稈，倒入爆破裝置的反應(yīng)器中，通入飽和水蒸汽，升壓到1.2～1.6MPa開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)5～7分鐘放下閥門，反應(yīng)器中的被處理后的秸稈回收到接收器中；2)纖維素酶曲的制備選用康氏木霉做為出發(fā)菌株，利用康氏木霉固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶曲，將纖維素酶曲直接利用到進(jìn)一步的同步發(fā)酵中；(1)將康氏木霉接種到斜面培養(yǎng)基培養(yǎng)一定時(shí)間，從活化的斜面刮幾環(huán)孢子接入帶玻璃珠的無菌水中，振蕩，分散孢子，測(cè)定孢子濃度，使孢子懸液濃度達(dá)106～107個(gè)/mL；(2)于容器中添加秸稈粉與麩皮，水，硫酸銨；使秸稈粉與麩皮重量比為1∶1～1.5∶1，固液重量比為1∶2～1∶3，硫酸銨添加量為總重量的2～2.5％；(3)將(2)中的培養(yǎng)基滅菌，冷卻后接種總重量5～8％的孢子懸液，于28℃～30℃下培養(yǎng)72～90小時(shí)后得到纖維素酶曲；3)酵母活化選用能在45～50℃條件下生長(zhǎng)良好的耐高溫酵母，接種麥芽汁斜面保藏的酵母株一環(huán)于5mLYEPD液體培養(yǎng)基中，30℃～45℃下120r/min培養(yǎng)16～20h，然后再按5％的接種量轉(zhuǎn)接入裝有20mLYEPD液體的250mL三角瓶中搖床120r/min培養(yǎng)16～18h，依次擴(kuò)大；4)同步糖化發(fā)酵在預(yù)處理后的秸稈粉中添加纖維素酶曲，使總底物中的纖維素酶曲酶活以纖維素濾紙酶活計(jì)達(dá)到42～50IU/g，加入固體底物2～3倍重量的水；接種活化后的耐高溫酵母，接種量為總底物質(zhì)量的5～10％，于45℃～50℃發(fā)酵20～24小時(shí)，收集酒精。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用秸稈固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的方法，其特征在于，該方法中所用的康氏木霉斜面培養(yǎng)基(保藏培養(yǎng)基)可這樣制作稱取麩皮10g加水適量，煮沸30min，過濾取汁，將汁液定容至100mL，加瓊脂粉2g，分裝滅菌，冷卻傾斜放置即成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用秸稈固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的方法，其特征在于(1)將秸稈用揉切粉碎機(jī)揉搓并粗粉碎至20目；將粉碎后的秸稈，倒入爆破裝置的反應(yīng)器中，通入飽和水蒸汽，升壓到1.2MPa開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)5分鐘放下閥門，將秸稈回收到接收器中；(2)將康氏木霉接種到斜面培養(yǎng)基培養(yǎng)至菌絲生長(zhǎng)旺盛，從斜面刮幾環(huán)孢子接入帶玻璃珠的無菌水中，振蕩，分散孢子；孢子懸液濃度在107個(gè)/mL；(3)于容器中添加秸稈粉與麩皮，水，硫酸銨；使秸稈粉與麩皮重量比為1∶1，固液重量比為1∶3，硫酸銨添加量為總重量的2％，混合均勻，滅菌，冷卻后接種總重量5％的孢子懸液，于30℃下培養(yǎng)84小時(shí)后得到纖維素酶曲；(4)接種麥芽汁斜面保藏的耐高溫酵母株一環(huán)于5mLYEPD液體培養(yǎng)基中，45℃下120r/min培養(yǎng)16h，然后再按5％的接種量依次擴(kuò)大；(5)在爆破后的秸稈粉中添加纖維素酶曲，使總底物中的纖維素酶曲酶活以纖維素濾紙酶活計(jì)達(dá)到42IU/g，加入固體底物2倍重量的水，接種活化后的耐高溫酵母，接種量為總底物質(zhì)量的5％，于45℃發(fā)酵224小時(shí)，收集酒精，可得到每100g干秸稈約產(chǎn)酒精7.23g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用秸稈固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的方法，其特征在于，(1)將秸稈揉搓并粗粉碎；將粉碎后的秸稈，倒入爆破裝置的反應(yīng)器中，通入飽和水蒸汽，升壓到1.2MPa開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)5分鐘放下閥門，將秸稈回收到接收器中；(2)從康氏木霉斜面培養(yǎng)基刮幾環(huán)孢子接入無菌水中，振蕩，分散孢子，孢子懸液濃度在106個(gè)/mL；(3)于容器中添加秸稈粉與麩皮，水，硫酸銨；使秸稈粉與麩皮重量比為1∶1，固液重量比為1∶2，硫酸銨添加量為總重量的2.5％，混合均勻，滅菌，冷卻后接種總重量5％的孢子懸液，于30℃下培養(yǎng)76小時(shí)后得到纖維素酶曲；(4)接種麥芽汁斜面保藏的耐高溫酵母株一環(huán)于5mLYEPD液體培養(yǎng)基中，30℃下120r/min培養(yǎng)18h，然后再按5％的接種量依次擴(kuò)大；(5)在爆破后的秸稈粉中添加纖維素酶曲，使總底物中的纖維素酶曲酶活以纖維素濾紙酶活計(jì)達(dá)到47IU/g，加入固體底物2倍重量的水；接種活化后的耐高溫酵母，接種量為總底物質(zhì)量的5％，于50℃發(fā)酵24小時(shí)，收集酒精，可得到每100g干秸稈約產(chǎn)酒精7.14g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用秸稈同步固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)酒精的方法。本工藝將揉切并粉碎的秸稈在1.2～1.4MPa、持壓5～7min進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理；在預(yù)處理后的秸稈粉中加入纖維素酶曲42IU/g、接種耐高溫酵母5％、45℃下發(fā)酵24h得到酒精7.2％，發(fā)酵殘?jiān)^豐富的蛋白質(zhì)和部分還原糖類，蒸煮后氣味清香，有作為飼料的應(yīng)用前景。本工藝能耗低，生產(chǎn)效率高，無廢渣、廢液等環(huán)境污染。
文檔編號(hào)C12P7/08GK1451755SQ0211659
公開日2003年10月29日 申請(qǐng)日期2002年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月12日
發(fā)明者孫君社, 李雪, 石堅(jiān), 鐘桂芳, 董秀芹 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)