專利名稱：：生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及生物丁醇和生物乙醇發(fā)酵生產(chǎn)工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
：丁醇是一種重要的化工原料，可用作油漆和表面涂料的溶劑和各種塑料、橡膠制品的生產(chǎn)，還可以生產(chǎn)醋酸丁酯、丙烯酸丁酯、丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等化工產(chǎn)品。丁醇還是一種極具潛力的新型生物燃料,被稱為第二代生物燃料，在替代汽油作為燃料方面性能優(yōu)于乙醇丁醇含有的熱值比乙醇高25%，與汽油相當(dāng)；丁醇的燃點(diǎn)高于乙醇，使用更安全；與乙醇相比，丁醇更易溶于汽油和柴油，而不易溶于水；丁醇腐蝕性小，易于運(yùn)輸，可直接應(yīng)用于汽車而不必改造現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)。乙醇是一種常見的化工產(chǎn)品，其可通過生物質(zhì)原料進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵，成熟醪經(jīng)過蒸餾獲耳又、再經(jīng)脫水后可制成化工無水乙醇或燃料乙醇。生物丁醇發(fā)酵的工藝方法通常是對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行生物丁醇發(fā)酵，利用丙酮丁醇菌在嚴(yán)格厭氧條件下，對(duì)含有生物質(zhì)原料如淀粉、糖蜜等的醪液進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵后醪液中經(jīng)過蒸餾，獲取主產(chǎn)物丁醇、丙酮和乙醇，其含量比為6:3:1，上述方法也稱為總?cè)軇┌l(fā)酵，簡稱AB或ABE發(fā)酵。ABE發(fā)酵是最古老的發(fā)酵工業(yè)之一，曾經(jīng)在生產(chǎn)規(guī)模上僅次于乙醇發(fā)酵。中科院植物生理生態(tài)研究所選育的高丁醇比丙酮丁醇菌發(fā)酵產(chǎn)物的比例達(dá)到7:2:1。近年來，中科院上海生命科學(xué)院經(jīng)過"七.五，，國家科技攻關(guān)項(xiàng)目研究，從我國土樣中自然分離、誘變、選育得到的高丁醇比例菌種，丁醇的產(chǎn)率占70%，淀粉轉(zhuǎn)化率為25%,總?cè)軇┛梢赃_(dá)到每升20克，這些指數(shù)均高于傳統(tǒng)工業(yè)菌種。但從20世紀(jì)60年代以后，由于化學(xué)合成丁醇的竟?fàn)?，ABE發(fā)酵工業(yè)逐漸萎縮，其原因是ABE發(fā)酵法中產(chǎn)物的濃度較低，通常情況下總?cè)軇┏墒彀l(fā)酵醪的質(zhì)量指標(biāo)規(guī)定為成熟醪中的總?cè)軇┊a(chǎn)量不低于2-2.5%，及總?cè)軇┑馁|(zhì)量濃度20-25g/l，因此一般生產(chǎn)中成熟醪中的總?cè)軇┑暮亢艿?；而且底物濃度?duì)于丙酮丁醇菌具有抑制作用，醪液的濃度有限制，使用的底物費(fèi)用高，產(chǎn)物濃度低，提取階段需要消耗大量蒸汽，回收費(fèi)用高。因此80年代以后發(fā)達(dá)國家基本都采用化學(xué)法生產(chǎn)，我國90年代以后也基本淘汰了發(fā)酵法生產(chǎn)，即使有生產(chǎn)裝置也絕大部分處于停產(chǎn)狀態(tài)。隨著全球能源危機(jī)的不斷加劇，以生物質(zhì)為原料，采用生物發(fā)酵法生產(chǎn)各種化工產(chǎn)品及液體燃料受到了廣泛關(guān)注。2008年/>開的200710050079號(hào)"以木薯為原沖牛制取燃油生物丁醇的方法"的專利文件公開了一種釆用木薯原料發(fā)酵法生產(chǎn)丁醇的技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)的生物丁醇發(fā)酵法中，由于高濃度的底物(如葡萄糖)會(huì)對(duì)丙酮丁醇菌有較強(qiáng)的抑制作用，通常會(huì)限制醪液濃度，為了提高總?cè)軇┌l(fā)酵醪的質(zhì)量濃度，前蘇聯(lián)曾研究過用22%的玉米醪進(jìn)行發(fā)酵，并添加醪量的400%的蓖麻油連續(xù)地提取發(fā)酵過程中所產(chǎn)生的溶劑，以減輕丁醇的抑制作用。近年來，曰本也進(jìn)行過類似的研究，同樣添加醪量的200%的蓖麻油用于提取溶劑。此法需用的蓖麻油量較多。所以迄今尚未能正式生產(chǎn)。此外由于發(fā)酵產(chǎn)物中的丁醇對(duì)生產(chǎn)菌具有嚴(yán)重的抑制作用，如果采用高濃度醪液發(fā)酵，勢必在發(fā)酵結(jié)束時(shí)殘?zhí)呛扛摺Ｔ诂F(xiàn)有技術(shù)的分批發(fā)酵工藝中，發(fā)酵醪液的葡萄糖的質(zhì)量濃度不超過60g/L,相當(dāng)于醪液中淀粉濃度不超過8-8.5%,因此總?cè)軇┌l(fā)酵的醪液是很稀的。而發(fā)酵后的丁醇的質(zhì)量濃度一般都低于13g/L，溶劑總質(zhì)量濃度不超過20g/L，因此，采用現(xiàn)有技術(shù)的生物丁醇發(fā)酵技術(shù)，生產(chǎn)之后會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，產(chǎn)品回收的成本高，廢水處理量大、化學(xué)耗氧量(COD)含量高達(dá)到"GOOmg/l,每生產(chǎn)一噸總?cè)軇?，大概要產(chǎn)生化-50噸廢水，除了部分廢水可以回用外，還有大約35噸的廢水要進(jìn)4亍處理，給企業(yè)和環(huán)保都造成較大壓力。因此，現(xiàn)有生物丁醇發(fā)酵的生產(chǎn)技術(shù)是屬于一種既高能耗又大排污量的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種解決生物丁醇發(fā)酵生產(chǎn)總能耗大、排污多的缺陷，實(shí)現(xiàn)生物丁醇生產(chǎn)低能耗、無廢水排放的生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，含淀粉質(zhì)類原料的糊化醪液先進(jìn)行生物丁醇發(fā)酵，然后再進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵。本發(fā)明將丁醇發(fā)酵和乙醇發(fā)酵工藝進(jìn)行集成和改進(jìn)，有機(jī)的結(jié)合在一起，把生物丁醇發(fā)酵和生物乙醇發(fā)酵串聯(lián)起來，蒸餾工序也合并在一起。這樣生物丁醇生產(chǎn)過程中不會(huì)排放廢水，既節(jié)約了能耗，又節(jié)省了現(xiàn)有生物丁醇發(fā)酵產(chǎn)生的廢水處理^投資和管理。本發(fā)明的技術(shù)包含以下兩種方式的技術(shù)工藝第一種方式采用含淀粉質(zhì)類原料8-8.5%的糊化醪液(即現(xiàn)有技術(shù)的稀醪)先進(jìn)行生物丁醇發(fā)酵，發(fā)酵成熟醪蒸餾后，蒸餾廢水直接用作生產(chǎn)生物乙醇的原料前處理的拌料水進(jìn)行生物乙醇生產(chǎn)，不用排放丁醇廢水。第二種方式是采用含淀粉質(zhì)類原料30-40%的糊化醪液(即本發(fā)明的濃醪)先進(jìn)行生物丁醇發(fā)酵，對(duì)于成熟發(fā)酵醪液有兩種處理方法1、成熟發(fā)酵醪先進(jìn)行蒸餾提取總?cè)軇┖?，蒸餾廢水當(dāng)作是生物乙醇生產(chǎn)的液化醪，生產(chǎn)生物乙醇，不用排;故丁醇廢水。2、發(fā)酵成熟醪不進(jìn)行蒸餾，直接當(dāng)作生物乙醇的生產(chǎn)的液化醪，等乙醇發(fā)酵后的混合成熟醪才進(jìn)行蒸餾分離產(chǎn)物，也不排放丁醇廢水。第一種方式所'述成熟醪先經(jīng)過蒸餾提取總?cè)軇┖?，再進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵，先將成熟醪蒸餾提取總?cè)軇?，達(dá)到生產(chǎn)生物丁醇不用排放廢水的有益效果，但不能節(jié)約蒸餾分離產(chǎn)物的蒸汽量。第二種方式使用濃醪進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵，其中1、成熟醪經(jīng)過蒸餾，提取總?cè)軇麴s后的廢水中仍含有大量的殘?zhí)?、糊精及殘淀粉，相?dāng)于乙醇生產(chǎn)中的液化醪，用于生物乙醇發(fā)酵，也可以達(dá)到生產(chǎn)生物丁醇不用排放廢水的有益效果，雖然不能節(jié)約蒸餾分離產(chǎn)物的蒸汽量，但因合并了原料前處理工序，也有一些節(jié)能效果；2、成熟醪不經(jīng)過蒸餾直接進(jìn)入生物乙醇發(fā)酵，可以進(jìn)一步減少蒸餾工序的蒸汽消耗和降低系統(tǒng)能耗，而在此工藝過程中，隨乙醇發(fā)酵產(chǎn)生氣體帶走的丙酮、丁醇可以通過可靠的現(xiàn)有回收技術(shù)收回，回收液可以混合至成熟醪中或直接送去蒸餾工序提取丙酮、丁醇和乙醇產(chǎn)品。在所述生物乙醇發(fā)酵中，加入重量占成熟醪液體積比為0.5-1.5%的乙醇發(fā)酵用活性干酵母或體積比5-30%的經(jīng)過活化處理擴(kuò)大培養(yǎng)的乙醇發(fā)酵用酒母醪液，即可以進(jìn)行正常的生物乙醇發(fā)酵。所述淀粉質(zhì)類原料為玉米、木薯。相對(duì)于現(xiàn)有生物丁醇生產(chǎn)，生產(chǎn)每噸總?cè)軇┮拧肺?8-50噸廢水，本發(fā)明的技術(shù)方案中的生物丁醇生產(chǎn)過程完全沒有廢水排;故，在節(jié)省生物丁醇發(fā)酵廢水處理投資和管理成本的基礎(chǔ)上，還使生物乙醇的生產(chǎn)過程節(jié)省了拌料用水。此外，由于將生產(chǎn)的原料聯(lián)合前處理、而兩種發(fā)酵過程串聯(lián)，生產(chǎn)過程中的蒸汽消耗、物料輸送成本、冷卻用水、管理成本等均可以得到節(jié)約，而且產(chǎn)物中的總?cè)軇舛瓤梢蕴岣咧?-2.5%以上，乙醇含量可以達(dá)到10-12%v以上，均達(dá)到和超過現(xiàn)有技術(shù)先進(jìn)水平，可以這樣理解因?yàn)樵猩锒〈忌a(chǎn)技術(shù)中，成熟醪中只有小于2/的總?cè)軇?，其余都是廢水。但本發(fā)明的成熟醪中，除了總?cè)軇┖?-2.5%以上之外，還含大量乙醇；另一方面，也可以這樣理解在乙醇成熟醪中除了正常的乙醇含量之外，還含有2-2.5%的總?cè)軇谡麴s乙醇時(shí)可以同時(shí)蒸餾出來.丙酮、丁醇相當(dāng)于變成乙醇醪液中的雜質(zhì)成Y分.所以分離丙酮、丁醇所用的蒸汽能量比原有獨(dú)自發(fā)酵的工藝少很多，而丁醇生產(chǎn)過程的廢液成了正常的乙醇生產(chǎn)的液化醪。而乙醇生產(chǎn)的廢水，按現(xiàn)有成熟的處理方法處理即可，但對(duì)于生物丁醇生產(chǎn)而言，就沒有了廢水的排放和處理。于是達(dá)到節(jié)能減排的效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是將生物丁醇發(fā)酵工藝和生物乙醇發(fā)酵工藝進(jìn)行集成和改進(jìn)，節(jié)省了生產(chǎn)過程中的物料輸送電耗、加熱用汽和冷卻水用量、節(jié)省了管理成本，避免了丁醇生產(chǎn)過程發(fā)生的廢水排放，同時(shí)可以提高成熟醪中總?cè)軇?丙酮、丁醇、乙醇)的總體濃度，達(dá)到了顯著節(jié)能減排的效果。附圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的工藝流程示意圖；附圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的工藝流程示意圖；附圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的工藝流程示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:參參閱圖l，一種生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，包括以下步驟，淀粉質(zhì)類原料先進(jìn)行拌料，蒸煮糊化，形成含淀粉質(zhì)類原料為8_8.5%的糊化醪液，液化后進(jìn)行冷卻，加入丙酮丁醇菌種，進(jìn)行生物丁醇發(fā)酵，發(fā)酵后的成熟醪經(jīng)過蒸餾，提取總?cè)軇?即提取丁醇、丙酮、乙醇)后，其蒸餾廢水完全不排放，用于生物乙醇生產(chǎn)的原料拌料，蒸煮糊化形成糊化醪液，液化冷卻后加入乙醇發(fā)酵酵母和糖化酶，進(jìn)行乙醇發(fā)酵，發(fā)酵后的成熟醪進(jìn)行蒸餾，提取其中的乙醇，蒸餾后廢水按照現(xiàn)有乙醇發(fā)酵工藝廢水處理方式處理。本實(shí)施例的方法中，生物丁醇生產(chǎn)后的廢水無需排放，而是作為生物乙醇生產(chǎn)的原料拌料水使用，相當(dāng)于是對(duì)現(xiàn)有生物丁醇發(fā)酵工藝廢水處理找到了一種簡易的處理方法。實(shí)施例2:參閱圖2，一種生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，包括以下步驟，淀粉質(zhì)類原料先進(jìn)行拌料，蒸煮糊化，形成含淀粉質(zhì)類原料為30-4W的糊化醪液，液化后進(jìn)4于冷卻，加入丙酮丁醇菌種，進(jìn)4于生物丁醇發(fā)酵，發(fā)酵后的混合成熟醪先經(jīng)過蒸餾，提取總?cè)軇?即提取丁醇、丙酮、乙醇)后，此蒸餾廢水就相當(dāng)于乙醇生產(chǎn)過程中的液化醪，可用于生物乙醇生產(chǎn)，加入乙醇發(fā)酵酒母和糖化酶，進(jìn)行乙醇發(fā)酵，發(fā)酵后的成熟醪再進(jìn)行一次蒸餾，提取其中的乙醇，蒸餾后廢水按照現(xiàn)有乙醇發(fā)酵工藝廢水處理方式處理。實(shí)施例3:參閱圖3，一種生物丁醇l關(guān)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，包括以下步驟，淀粉質(zhì)類原料先進(jìn)行拌料，蒸煮糊化，形成含淀粉質(zhì)類原料為30-40%的糊化醪液，液化后進(jìn)行冷卻，加入丙酮丁醇菌種，進(jìn)行生物丁醇發(fā)酵，發(fā)酵后的成熟醪不經(jīng)過蒸餾直接用于生物乙醇生產(chǎn)，加入重量占丁醇發(fā)酵后成熟醪液體積比為0.5-1.5%(w/v)的乙醇發(fā)酵用活性干酵母或體積比為5-30%(v/v)的經(jīng)過活化處理擴(kuò)大培養(yǎng)的乙醇發(fā)酵用酒母和用量為100-200單位/克原料的糖化酶，進(jìn)行乙醇發(fā)酵，發(fā)酵后的成熟醪進(jìn)行蒸餾，獲取丙酮、丁醇和乙醇產(chǎn)品，由于不用進(jìn)行如實(shí)施例1和2中的兩次蒸餾，節(jié)約了蒸餾蒸汽。蒸餾后廢水按照現(xiàn)有乙醇發(fā)酵工藝廢水處理方式處理。以下結(jié)合實(shí)驗(yàn)例，充分說明本發(fā)明的有益效果。實(shí)驗(yàn)例1:以木薯為原料1.培養(yǎng)基固體濃度為33y。的木薯粉培養(yǎng)基150ral，木薯粉先糊化，按照每克原料5單位的用量加入cc-淀粉酶處理液化后在12rC溫度條件下，放置30min滅菌。2.菌種丙酮丁醇菌選用經(jīng)過活化24h的T12菌種，接種量為10ml。乙醇發(fā)酵用安琪耐高溫釀酒高活性干酵母，接種量為l%w/v(即每10G毫升醪液中就加入1克重的干酵母)。3.實(shí)驗(yàn)操作過程在木薯粉培養(yǎng)基中加入活化后的T12菌種，在37。C下進(jìn)行溶劑發(fā)酵96h后，在其中加入安琪耐高溫釀酒高活性干酵母，在3(TC下繼續(xù)乙醇發(fā)酵24h后，按照每克原料100-200單位的用量加入oc-1，4-葡萄糖水解酶糖化酶，繼續(xù)發(fā)酵至72h。用色譜分別測定溶劑發(fā)酵和乙醇發(fā)酵的結(jié)果。產(chǎn)品濃度單位為g/L。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果1)溶劑發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)間乙醇丙酮丁醇總?cè)軇執(zhí)?2h1.4996.81614.00522.32-96h1.4246.16114.44622.0316%2)乙醇發(fā)酵結(jié)杲發(fā)酵時(shí)間乙醇丙酮丁醇?xì)執(zhí)?4h33.3595.77410.9745%48h81.5663.5449.7043.7%72h95.957[注]3.0208.7791%:最終乙醇濃度95.957g/L相當(dāng)于12.1465%(v/v)。從上表可以看出，經(jīng)過聯(lián)合溶劑發(fā)酵和乙醇發(fā)酵，原料發(fā)酵完成，在混合成熟醪中，乙醇濃度較高。丙酮和丁醇的濃度比單純總?cè)軇┌l(fā)酵中要低，但是可以通過成熟的回收技術(shù)回收。不會(huì)浪費(fèi)。達(dá)到了生物丁醇生產(chǎn)不用排放蒸餾廢水的效果?？傮w來看，本發(fā)明的聯(lián)合生產(chǎn)方法，可以有效節(jié)省蒸汽消耗和免除了生物丁醇生產(chǎn)廢水排放。說明了生物丁醇生產(chǎn)不但不用排放蒸餾廢水。而且生產(chǎn)總?cè)軇┖鸵掖贾灰M(jìn)行一個(gè)蒸餾工藝過程。實(shí)驗(yàn)例2以木薯為原料1、培養(yǎng)基固體濃度為33%的木薯粉培養(yǎng)基150ml,木薯粉先糊化，按照每克原料IO單位的用量加入a-淀粉酶處理液化后在121°C溫度條件下，放置30rain滅菌。2、菌種丙酮丁醇菌選用經(jīng)過活化24h的T12菌種，接種量為10ml。乙醇發(fā)酵用安琪耐高溫釀酒高活性干酵母，接種量為l%w/v(即每100毫升醪液中就加入1克重的干酵母)，活化后使用。3、實(shí)驗(yàn)操作過程將安琪耐高溫釀酒高活性干酵母全部加入到30ml2%葡萄糖溶液中，將三角瓶的棉花塞換成四層紗布，在30。C搖床中培養(yǎng)，轉(zhuǎn)速約110rpm,活化0.5-2h后待用。在木薯粉培養(yǎng)基中加入活化后的T12菌種，在37。C下進(jìn)行溶劑發(fā)酵96h后，加入體積比為5%的經(jīng)過活化處理擴(kuò)大培養(yǎng)的安琪耐高溫釀酒高活性酒母。在加入酒母后的前8h內(nèi)，每隔2-3h左右利用一次性針筒通入無菌空氣，每次通氣約15min，全過程共通氣三次。酒母發(fā)酵8-24h后，按照每克原料100單位的用量加入a-l，4-葡萄糖水解酶糖化酶，以3(TC繼續(xù)發(fā)酵。以殘?zhí)菨舛壬儆?°/為終點(diǎn)，結(jié)束發(fā)酵。用色譜分別測定溶劑發(fā)酵和乙醇發(fā)酵的結(jié)果。產(chǎn)品濃度單位為g/L4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果l)溶劑發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)培養(yǎng)乙醇丙酮丁醇總?cè)軇執(zhí)荘H間基96h木薯1.8125.18812.93319.93310.2%52)乙醇發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)培養(yǎng)基乙醇丙酮丁醇?xì)執(zhí)荘H1。J24h木薯24.0933.0009.454%4.548h木薯28.3772.4789,5853.33%572h木薯58.3182.0278.673.64%5896h木薯82.591[1.1707.935小于1%5注]:最終乙醇濃度82.591g/L相當(dāng)于10.4546%(v/v)實(shí)驗(yàn)例3以木薯為原料1.培養(yǎng)基固體濃度為40%的木薯粉培養(yǎng)基150ml，木薯粉先糊化，按照每克原料IO單位的用量加入a-淀粉酶處理液化后在m。C溫度條件下，放置30min滅菌。2.菌種丙酮丁醇菌選用經(jīng)過活化24h的T12菌種，接種量為10ml。乙醇發(fā)酵用安琪耐高溫釀酒高活性干酵母，接種量為l%w/v(即每100毫升醪液中就加入1克重的干酵母)，活化后使用。3.實(shí)驗(yàn)操作過程將安琪耐高溫釀酒高活性干酵母全部加入到45ml2%葡萄糖溶液中，將三角瓶的棉花塞換成四層紗布，在3(TC搖床中培養(yǎng)，轉(zhuǎn)速約110rpm,活化0.5-2h后待用。在木薯粉培養(yǎng)基中加入活化后的T12菌種，在37。C下進(jìn)行溶劑發(fā)酵96h后，加入體積比為30。/。的經(jīng)過活化處理擴(kuò)大培養(yǎng)的安琪耐高溫釀酒高活性酒母。在加入酒母后的前8h內(nèi)，每隔2-3h左右利用一次性針筒通入無菌空氣，每次通氣約15min，全過程共通氣三次。酒母發(fā)酵8-24h后，按照每克原料100單位的用量加入oc-1，4-葡萄糖水解酶糖化酶，以30。C繼續(xù)發(fā)酵。以殘?zhí)菨舛壬儆?%為終點(diǎn)，結(jié)束發(fā)酵。用色譜分別測定溶劑發(fā)酵和乙醇發(fā)酵的結(jié)果。產(chǎn)品濃度單位為g/L。4.實(shí)^r結(jié)果1)溶劑發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)培養(yǎng)基乙醇丙酮丁醇總?cè)軇執(zhí)莗H間_72h木著1.835.80813.53921.17796h木菩1.5774.97513.08219.63410.45%2)乙醇發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)培養(yǎng)基乙醇丙酮丁醇?xì)執(zhí)荘H間24h木薯26.8322.4369.5103.8%548h木薯56.4681.8488.7605.47%572h木薯72.3761.2128.5233.05%596h木薯88.786[1.1667.8791.82%5注]:最終乙醇濃度88.786g/L，相當(dāng)于11.2390%(v/v)實(shí)驗(yàn)例4以玉米為原料1、培養(yǎng)基固體濃度為40。/。的玉米培養(yǎng)基150ml，玉米先糊化，按照每克原料10單位的用量加入oc-淀粉酶處理液化后在12rC溫度條件下，放置30min滅菌。2、菌種丙酮丁醇菌選用經(jīng)過活化24h的T12菌種，接種量為10ml。乙醇發(fā)酵用安琪耐高溫釀酒高活性干酵母，接種量為l%w/v(即每100毫升醪液中就加入1克重的干酵母)。活化后使用。3、實(shí)驗(yàn)過程安琪耐高溫釀酒高活性干酵母的量為1%,活化時(shí)，將安琪耐高溫釀酒高活性干酵母全部加入到30ml2%葡萄糖溶液中，將三角瓶的棉花塞換成四層紗布，在3(TC搖床中培養(yǎng)，轉(zhuǎn)速約110rpm，活化0.5-2h后待用。在玉米培養(yǎng)基中加入活化后的T12菌種，在37。C下進(jìn)行溶劑發(fā)酵96h后，加入體積比為20°/。的經(jīng)過活化處理擴(kuò)大培養(yǎng)的安琪耐高溫釀酒高活性酒母，在加入酒母后前8h內(nèi)，每隔2-3h左右利用一次性針筒通入無菌空氣，每次通氣約15min,全過程共通氣三次。酒母發(fā)酵8-24h后，按照每克原料200單位的用量加入cc-1,4-葡萄糖水解酶糖化酶，30。C繼續(xù)發(fā)酵。以殘?zhí)菨舛壬儆?%為終點(diǎn)，結(jié)束發(fā)酵。用色譜分別測定溶劑發(fā)酵和乙醇發(fā)酵的結(jié)果。產(chǎn)品濃度單位為g/L。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1)溶劑發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)培養(yǎng)<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>:最終乙醇濃度93.468g/L相當(dāng)于11.8310。/。(v/v)實(shí)驗(yàn)例5以玉米為原料1.培養(yǎng)基固體濃度為33%的玉米培養(yǎng)基150ml，玉米先糊化，按照每克原料10單位的用量加入cx-淀粉酶處理液化后在121°C溫度條件下，放置30min滅菌。2.菌種丙酮丁醇菌選用經(jīng)過活化24h的T12菌種，接種量為lOml。乙醇發(fā)酵用安琪耐高溫釀酒高活性干酵母，接種量為l%w/v(即每100毫升醪液中就加入1克重的干酵母)?；罨笫褂?。3.實(shí)驗(yàn)過程安琪耐高溫釀酒高活性干酵母的量為1%,活化時(shí)，將安琪耐高溫釀酒高活性干酵母酵母全部加入到30ral2。/。葡萄糖溶液中，將三角瓶的棉花塞換成四層紗布，在30。C搖床中培養(yǎng)，轉(zhuǎn)速約110rpm，活化0.5-比后待用。玉米培養(yǎng)基在37。C發(fā)酵溶劑96h后，加入體積比為20%的經(jīng)過活化處理擴(kuò)大培養(yǎng)的安琪耐高溫釀酒高活性酒母。在加入酒母后前8h內(nèi)，每隔2-3h左右利用一次性針筒通入無菌空氣，每次通氣約15min，全過程共通氣三次。酒母發(fā)酵8-24h后，按照每克原料200單位的用量加入a-1,4-葡萄糖水解酶糖化酶，3(TC繼續(xù)發(fā)酵。以殘?zhí)菨舛壬儆?%為終點(diǎn)，結(jié)束發(fā)酵。用色i普分別測定溶劑發(fā)酵和乙醇發(fā)酵的結(jié)果。產(chǎn)品濃度單位為g/L。4.實(shí)一瞼結(jié)果1)溶劑發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)培養(yǎng)乙醇間基72h玉米1.45796h玉米1.6052)乙醇發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)培養(yǎng)乙醇間基24h玉米24.25548h玉米55.54172h玉米75.37396h玉米83.509[注]丙酮丁醇7.55315.9278.19715.850丙酮丁醇4.28710.7501.5808.9610.8538.6000.7397.485總?cè)軇執(zhí)莗H24.93725.6523.22%4殘?zhí)莗H4.07%4.56.08%4.52.5%4.50.65%4.5[注]:最終乙醇濃度83.509g/L相當(dāng)于10.5708%(v/v)實(shí)驗(yàn)例六以木薯為原料1.培養(yǎng)基固體濃度為8%的木薯粉培養(yǎng)基150ml，木薯粉先糊化，按照每克原料5-10單位的用量加入cx-淀粉酶處理液化后在121。C溫度條件下，放置30min滅菌。2.菌種丙酮丁醇菌選用經(jīng)過活化24h的T12菌種，接種量為10ral。乙醇發(fā)酵用安琪耐高溫釀酒高活性干酵母，接種量為1%(w/v)。3.實(shí)驗(yàn)操作過程在木薯粉培養(yǎng)基中加入活化后的T12菌種，在37。C下進(jìn)行溶劑發(fā)酵96h后，真空蒸餾分離總?cè)軇┖?，剩下的廢液，用無菌水補(bǔ)至150ml，加入木薯粉拌料成為固體濃度為23。/。的培養(yǎng)基150ml，木薯粉漿糊化，按照每克原料10單位的用量加入a-淀粉酶處理液化后在12rC溫度條件下，放置30min滅菌。再冷卻到60。C溫度條件下，按照每克原料200單位的用量加入a-l，4-葡萄糖水解酶糖化酶，糖化30min再冷卻到30。C,加入活性干酵母1%(W/V)在3(TC下發(fā)酵至72h。用色譜分別測定溶劑發(fā)酵和乙醇發(fā)酵的結(jié)果。產(chǎn)品濃度單位為g/L。4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果1)溶劑發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)間乙醇丙酮丁醇總?cè)軇執(zhí)?6h1.4966.71514.60522.8160.6%2)乙醇發(fā)酵結(jié)果發(fā)酵時(shí)間24h48h72h乙醇34.35067,56880.812[注]丙酮000丁薩l于000:最終乙醇濃度80.812g/L相當(dāng)于10.2294%(v/v)。殘?zhí)?.65%(無水乙醇密度按20。C時(shí)0.79g/ml)說明了生物丁醇生產(chǎn)不用排放蒸餾廢水。用于酒精可正常發(fā)酵，但生產(chǎn)總?cè)軇┖鸵掖既砸謩e進(jìn)行兩個(gè)蒸餾過程。意味著要用兩套蒸餾設(shè)備裝置。權(quán)利要求1、一種生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，其特征在于含淀粉質(zhì)類原料的糊化醪液先進(jìn)行生物丁醇發(fā)酵，然后再進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，其特征在于生物丁醇發(fā)酵后的成熟醪先經(jīng)過蒸餾提取總?cè)軇┖?，再進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，其特征在于所述糊化醪液為含淀粉質(zhì)類原料濃度為8-8.5%的醪液，生物丁醇發(fā)酵后的成熟醪經(jīng)過蒸餾提取總?cè)軇┖蟮恼麴s廢水，全部用于生物乙醇發(fā)酵的原料拌料。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，其特征在于所述糊化醪液為含淀粉質(zhì)類原料濃度為30-40%的醪液，生物丁醇發(fā)酵后的成熟醪經(jīng)過蒸餾提取總?cè)軇┖?，用于生物乙醇發(fā)酵。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，其特征在于所述糊化醪液為含淀粉質(zhì)類原料濃度為30-40%的醪液，生物丁醇發(fā)酵后的成熟醪直接進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，其特征在于在所述生物乙醇發(fā)酵中，加入重量占丁醇發(fā)酵成熟醪液體積比為0.5-1.5%的乙醇發(fā)酵用活性干酵母或體積比為5-30°/。的經(jīng)過活化處理擴(kuò)大培養(yǎng)的乙醇發(fā)酵用酒母醪液。7、根據(jù)權(quán)利要求l、2、3、4、5或6所述的生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，其特征在于所述淀粉質(zhì)類原料為玉米或木薯。全文摘要本發(fā)明公開了一種生物丁醇聯(lián)合發(fā)酵生物乙醇的生產(chǎn)方法，含淀粉質(zhì)類原料的糊化醪液先進(jìn)行生物丁醇發(fā)酵，然后再進(jìn)行生物乙醇發(fā)酵。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是將生物丁醇發(fā)酵工藝和生物乙醇發(fā)酵工藝進(jìn)行集成和改進(jìn)，節(jié)省了生產(chǎn)過程中的物料輸送電耗、加熱用汽和冷卻水用量和管理成本，避免了丁醇生產(chǎn)過程的廢水排放，同時(shí)可以提高成熟醪中總?cè)軇┘炊〈?、丙酮、乙醇的總體濃度，達(dá)到了顯著節(jié)能減排的效果。文檔編號(hào)C12R1/865GK101671700SQ20091019276公開日2010年3月17日申請日期2009年9月28日優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日發(fā)明者余偉俊,唐兆興,姜新春,李智斌,陳憲笙,陳柏銓申請人:廣東中科天元新能源科技有限公司