專(zhuān)利名稱(chēng)：秸稈固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于利用微生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以秸稈為原料，重復(fù)利用含有纖維素酶和酵母的菌液生產(chǎn)乙醇的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在我國(guó)采用生物發(fā)酵技術(shù)利用秸稈發(fā)酵生產(chǎn)乙醇已廣為人知。但沒(méi)有形成大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，主要原因就是生產(chǎn)的成本問(wèn)題，能使秸稈內(nèi)的纖維素半纖維素轉(zhuǎn)化為多糖的纖維素酶，價(jià)格較高，造成以秸稈為原料生產(chǎn)的乙醇成本增加，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以秸稈為原料，重復(fù)利用菌種，工業(yè)化生產(chǎn)乙醇的工藝方法。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，所采取的技術(shù)方案包括a.滅菌處理將秸稈粉裝入發(fā)酵罐后，從發(fā)酵罐底部通入高溫蒸汽，進(jìn)行高溫滅菌處理。而后用無(wú)菌冷空氣冷卻到30-36攝氏度。
b.第一次發(fā)酵處理從發(fā)酵罐頂部向下噴淋纖維素酶和酵母菌種，纖維素酶的活性為1000IU/g，加入量為秸稈重量的1-2％，酵母細(xì)胞數(shù)在60-80億個(gè)/g的酵母加入量為秸稈粉重量的0.8-1％，水的加入量為秸稈粉重量的2.5-3倍，發(fā)酵溫度為30-36攝氏度，發(fā)酵時(shí)間為20-24小時(shí)。纖維素酶將秸稈中的纖維素和半纖維素轉(zhuǎn)變成為淀粉質(zhì)，而后在酵母的作用下糖化水解，最后發(fā)酵成為乙醇。
c.排菌液發(fā)酵完成后，從發(fā)酵罐頂部通入無(wú)菌壓縮空氣，迫使含有纖維素酶和酵母的液體菌種從發(fā)酵罐底部的排液管中排出。以用于下次發(fā)酵使用。
d.蒸餾菌液排出后，再?gòu)陌l(fā)酵罐的底部進(jìn)氣管道通入帶壓力蒸汽，蒸汽溫度為100-130攝氏度，蒸汽壓力為0.1-0.28Mpa，開(kāi)始蒸餾低濃度乙醇。蒸餾時(shí)間為2-3小時(shí)，物料中的乙醇在蒸汽的作用下，隨水蒸氣一起上升，通過(guò)冷卻器冷卻，冷卻后為低濃度乙醇，其度數(shù)可達(dá)到50-65度。
e.排渣蒸餾后的秸稈渣排出發(fā)酵罐。
f.再次發(fā)酵將第一次發(fā)酵后排出的菌液，全部噴淋進(jìn)入滅菌冷卻后的第二個(gè)發(fā)酵罐中，進(jìn)行再次發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)間為20-24小時(shí)。
g.再次排菌液發(fā)酵完成后，從發(fā)酵罐頂部通入無(wú)菌壓縮空氣，迫使含有纖維素酶和酵母的液體菌種從發(fā)酵罐底部的排液管中排出，并含有少量乙醇。以后所有的發(fā)酵都是用上次發(fā)酵排出的菌液，如此往復(fù)。菌液可以循環(huán)使用40-50次，達(dá)到循環(huán)次數(shù)后，此批混合菌液廢棄，重新開(kāi)始第一次發(fā)酵過(guò)程。
h.再次蒸餾蒸餾采用100-130攝氏度的蒸汽，壓力為0.1-0.28Mpa，蒸餾時(shí)間為2-3小時(shí)。蒸餾出的乙醇濃度為50-65度。
效益效果此種方法的效果體現(xiàn)在將菌液重復(fù)使用和綜合發(fā)酵罐的自動(dòng)化發(fā)酵過(guò)程，提高了生產(chǎn)效率，減少了酶制劑和菌種的用量，降低了生產(chǎn)成本。秸稈廢渣還可以用作畜牧業(yè)所需的養(yǎng)牛飼料，為企業(yè)創(chuàng)造附加價(jià)值。


附圖是本發(fā)明中的綜合發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示1.進(jìn)料口；2.發(fā)酵菌液噴淋入口管；3.發(fā)酵罐，4.出料口；5.蒸汽和冷卻氣入口；6.菌液排出口；7.無(wú)菌壓縮空氣進(jìn)氣管；8.乙醇蒸汽出口管；9.冷卻器。
實(shí)施例1如圖所示1.將2噸玉米秸稈粉通過(guò)進(jìn)料口(1)裝入發(fā)酵罐(3)后，從蒸汽和冷卻氣入口(5)向裝滿(mǎn)秸稈粉的發(fā)酵罐(3)中通入溫度130攝氏度，壓力0.28Mpa的蒸汽進(jìn)行滅菌。滅菌時(shí)間20分鐘，滅菌結(jié)束再?gòu)恼羝屠鋮s入口(5)通入壓縮無(wú)菌冷空氣，將罐內(nèi)溫度冷卻到35-36攝氏度。
2.選用纖維素酶的酶活性為1000IU/g，加入量為30千克，酵母的活性為80億個(gè)/g，加入量為20千克，將纖維素酶和酵母溶于秸稈粉重量2.5倍的水中，通過(guò)綜合發(fā)酵罐的發(fā)酵菌液噴淋入口管(2)進(jìn)行噴淋接種，接種溫度為35-36攝氏度，發(fā)酵時(shí)間為22小時(shí)。
3.發(fā)酵完成后，從發(fā)酵罐的無(wú)菌壓縮空氣進(jìn)氣管(7)通入無(wú)菌空氣，將纖維素酶和酵母的混合液體從發(fā)酵罐的菌液排出口(6)中排出，排出后的纖維素酶和酵母混合液體作為下次發(fā)酵的菌液繼續(xù)使用。
4.菌液排出后，從發(fā)酵罐(3)的蒸汽和冷卻氣入口(5)通入蒸汽，蒸汽溫度為110攝氏度，蒸汽壓力為0.15Mpa，開(kāi)始蒸餾低濃度乙醇。蒸餾時(shí)間為2小時(shí)，物料中的乙醇在蒸汽的作用下，隨蒸氣一起上升，通過(guò)乙醇蒸汽出口管(8)進(jìn)入冷卻器(9)進(jìn)行冷卻，冷卻成為低濃度乙醇，生產(chǎn)出59度乙醇417千克。
5.將蒸餾后的剩余廢渣物料從出料口(4)排出發(fā)酵罐。
6.將從菌液排出口(6)排出的混合菌液通入下一個(gè)發(fā)酵罐中，進(jìn)行再次發(fā)酵，加入量為上次發(fā)酵排出的全部菌液，再次發(fā)酵24小時(shí)。
7.再次發(fā)酵結(jié)束后，再次排出混合菌液，如此往復(fù)。在進(jìn)行循環(huán)發(fā)酵46次后，菌液中有害菌群濃度超標(biāo)，此批次菌液停止使用。平均每2噸玉米秸稈能生產(chǎn)59度的乙醇416千克。此次循環(huán)生產(chǎn)效果見(jiàn)表。
玉米秸稈循環(huán)發(fā)酵乙醇實(shí)驗(yàn)效果記錄表

玉米秸稈循環(huán)發(fā)酵乙醇實(shí)驗(yàn)效果記錄表

權(quán)利要求
1.一種秸稈固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法，包括以下步驟a.滅菌—將秸稈粉裝入發(fā)酵罐中，進(jìn)行滅菌處理，從發(fā)酵罐底部通入高溫高壓蒸氣，進(jìn)行高溫滅菌，而后冷卻至30-36攝氏度；b.第一次發(fā)酵處理-從發(fā)酵罐頂部向下噴淋纖維素酶和酵母的混合溶液，活性為1000IU/g的纖維素酶的加入量為秸稈重量的1-2％，活性為60-80億/g的酵母加入量為秸稈重量的0.8-1％，水的加入量為秸稈重量的2.5-3倍，發(fā)酵溫度為30-36攝氏度，發(fā)酵時(shí)間為20-24小時(shí)；c.排菌液-從發(fā)酵罐頂部通入無(wú)菌壓縮空氣，將含有纖維素酶和酵母的混合菌液從發(fā)酵罐底部的排液管中排出；d.蒸餾-菌液排出后，從發(fā)酵罐底部的蒸汽管道通入壓力蒸汽，蒸汽的溫度為100-130攝氏度，蒸汽壓力為0.1-0.28Mpa，蒸餾時(shí)間為2-3小時(shí)，乙醇在蒸汽作用下，通過(guò)冷卻器冷卻，成為低濃度乙醇，其度數(shù)可達(dá)到50-65度；e.排渣-蒸餾后的秸稈渣排出發(fā)酵罐；f.再次發(fā)酵將從上一次發(fā)酵過(guò)程中排出的，富含纖維素酶和酵母的混合菌液，全部噴淋加入到下一罐滅菌后的秸稈中，進(jìn)行再次發(fā)酵；如此反復(fù)循環(huán)進(jìn)行滅菌、發(fā)酵、排菌液、蒸餾、排渣；一批發(fā)酵菌液可以循環(huán)使用40-50次；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述秸稈固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法其特征在于能夠?qū)⑸弦淮伟l(fā)酵過(guò)程中，產(chǎn)生的富含纖維素酶和酵母菌的混合菌液用于下一罐的發(fā)酵過(guò)程中，并循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明屬于利用微生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以秸稈為原料，循環(huán)利用富含纖維素酶和酵母的混合菌液，固體發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案包括滅菌處理，第一次發(fā)酵，排菌液，蒸餾，排渣，再次發(fā)酵，再次蒸餾，循環(huán)生產(chǎn)。采用本工藝將提高生產(chǎn)效率，減少纖維素酶和酵母的用量，降低生產(chǎn)成本，發(fā)酵后的秸稈廢渣可以經(jīng)過(guò)再處理，可生產(chǎn)成畜牧業(yè)所需的蛋白飼料。
文檔編號(hào)C12P7/10GK1912129SQ20061001712
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者楊穎奇 申請(qǐng)人:楊穎奇