本發(fā)明屬于燃料乙醇生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法。

背景技術(shù)：

目前我國蔬菜事業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的新時期，蔬菜作物的種植在農(nóng)業(yè)中所占比重越來越大。隨之蔬菜廢棄物的產(chǎn)生量也在急劇增加。多種蔬菜如蠶豆、冬筍等的廢棄物產(chǎn)生比例已高達(dá)60%。蔬菜廢棄物堆積在蔬菜產(chǎn)地周圍，極易腐爛變臭，滋生蚊蠅，成為細(xì)菌性或真菌性病害的傳染源，致使后茬作物發(fā)病，影響整個蔬菜生產(chǎn)。

這些蔬菜、園林廢棄物是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)資源，以蔬菜廢棄物為例，其有機(jī)質(zhì)含量在80%以上，氮含量約為3%-4%，磷含量約為0.3%-0.5%，鉀含量在3.6%左右（烘干基），因此，大量的蔬菜廢棄物如果不進(jìn)行處理利用或者處理利用方式不當(dāng)，不僅會成為一種污染源，而且還會造成巨大的資源浪費(fèi)。因此，蔬菜廢棄物的有效處理和資源化利用對產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和環(huán)境保護(hù)意義重大。

燃料酒精是目前急待深入研究開發(fā)的產(chǎn)品。發(fā)展燃料酒精不但可以消耗農(nóng)業(yè)廢棄物等生物質(zhì)原料，促進(jìn)農(nóng)業(yè)種植業(yè)的持續(xù)發(fā)展，還可以作為清潔燃料替代汽油或作為汽油添加劑，減輕汽車尾氣的污染，保護(hù)環(huán)境。同時，也可緩解原油的進(jìn)口壓力。

目前生物質(zhì)發(fā)酵燃料乙醇有以下方面的不足之處：現(xiàn)有技術(shù)的生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇產(chǎn)率低，成本高，能源消耗高，發(fā)酵周期長，產(chǎn)率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，采用蔬菜廢棄物做發(fā)酵原料，采用多種微生物混合發(fā)酵，原料利用率高，乙醇產(chǎn)率高，發(fā)酵周期短，成本低，降低了能源消耗。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，包括如下步驟：

（1）將蔬菜廢棄物浸泡在磷酸溶液中，在溫度為30-40℃、轉(zhuǎn)速為60-80rpm的條件下浸泡30-50min，蔬菜廢棄物與磷酸溶液的固液體積比為1∶5-7；

（2）加入2-2.3倍磷酸溶液重量的預(yù)冷丙酮，攪拌混合均勻，再固液分離，收集沉淀；

（3）水洗沉淀，得到纖維素組分；

（4）向纖維素組分中添加ph值為5.1檸檬酸鈉緩沖液中，再加入2.0-4.0％的纖維素處理組合物在溫度為40-48℃，轉(zhuǎn)速為100-110rpm的厭氧條件下處理15-48h；

（5）將釀酒酵母進(jìn)行活化，并擴(kuò)大培養(yǎng)，加入到步驟（4）混合物中，在溫度為30-36℃，轉(zhuǎn)速為80-100rpm的條件下發(fā)酵12-48h；

（6）分離提取乙醇。

優(yōu)選地，所述蔬菜廢棄物為蔬菜種植過程中產(chǎn)生的秧、藤、葉及加工過程中的尾料。

優(yōu)選地，所述步驟（1）浸泡后的蔬菜廢棄物含水率控制為60-80wt%、碳氮比控制為20-30∶1。

優(yōu)選地，所述步驟（3）水洗沉淀2-4次。

優(yōu)選地，所述步驟（4）纖維素處理組合物包括如下重量份數(shù)的原料：枯草芽孢桿菌0.5-1.5份、里氏木霉0.5-1.1份、木素木霉0.5-1.2份、米曲霉0.4-1.1份、根霉0.6-1.0份、黑曲霉0.5-1.1份的混合菌種，以及氯化鈉0.5-1.2份和麥芽糖0.5-1.3份。

優(yōu)選地，所述纖維素處理組合物制備方法為：先將枯草芽孢桿菌、里氏木霉、木素木霉、米曲霉、根霉、黑曲霉分別進(jìn)行活化、擴(kuò)大培養(yǎng)，再按照重量分?jǐn)?shù)配比混合均勻即可。

優(yōu)選地，所述步驟（5）培養(yǎng)后的釀酒酵母與步驟（4）混合物重量比為0.5-3.2:100，同時加入10-13倍釀酒酵母和混合物總重量的水。

優(yōu)選地，所述磷酸溶液中的磷酸質(zhì)量為83-98％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

（1）本發(fā)明提供的一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，首先采用纖維素組合物進(jìn)行處理，能夠充分快速地處理蔬菜生物質(zhì)原料，縮短發(fā)酵時間；其次將纖維素組合物與釀酒酵母進(jìn)行混合后進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，在發(fā)酵過程中使用混合菌制劑，各種菌的協(xié)同作用，同時也抑制了有害細(xì)菌的生長，提高原料的利用率，大大降低了生產(chǎn)酒精的成本；

（2）本發(fā)明中預(yù)處理所采用的磷酸和丙酮等溶液，對設(shè)備的腐蝕性較小。同時，在溫度為30-40℃、轉(zhuǎn)速為60-80rpm的條件下浸泡30-50min，條件更為溫和，動力消耗更少。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，采用蔬菜廢棄物做發(fā)酵原料，采用多種微生物混合發(fā)酵，原料利用率高，乙醇產(chǎn)率高，發(fā)酵周期短，成本低，降低了能源消耗。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，包括如下步驟：

（1）將蔬菜廢棄物浸泡在磷酸溶液中，在溫度為30-40℃、轉(zhuǎn)速為60-80rpm的條件下浸泡30-50min，蔬菜廢棄物與磷酸溶液的固液體積比為1∶5-7；

（2）加入2-2.3倍磷酸溶液重量的預(yù)冷丙酮，攪拌混合均勻，再固液分離，收集沉淀；

（3）水洗沉淀，得到纖維素組分；

（4）向纖維素組分中添加ph值為5.1檸檬酸鈉緩沖液中，再加入2.0-4.0％的纖維素處理組合物在溫度為40-48℃，轉(zhuǎn)速為100-110rpm的厭氧條件下處理15-48h；

（5）將釀酒酵母進(jìn)行活化，并擴(kuò)大培養(yǎng)，加入到步驟（4）混合物中，在溫度為30-36℃，轉(zhuǎn)速為80-100rpm的條件下發(fā)酵12-48h；

（6）分離提取乙醇。

優(yōu)選地，所述蔬菜廢棄物為蔬菜種植過程中產(chǎn)生的秧、藤、葉及加工過程中的尾料。

優(yōu)選地，所述步驟（1）浸泡后的蔬菜廢棄物含水率控制為60-80wt%、碳氮比控制為20-30∶1。

優(yōu)選地，所述步驟（3）水洗沉淀2-4次。

優(yōu)選地，所述步驟（4）纖維素處理組合物包括如下重量份數(shù)的原料：枯草芽孢桿菌0.5-1.5份、里氏木霉0.5-1.1份、木素木霉0.5-1.2份、米曲霉0.4-1.1份、根霉0.6-1.0份、黑曲霉0.5-1.1份的混合菌種，以及氯化鈉0.5-1.2份和麥芽糖0.5-1.3份。

優(yōu)選地，所述纖維素處理組合物制備方法為：先將枯草芽孢桿菌、里氏木霉、木素木霉、米曲霉、根霉、黑曲霉分別進(jìn)行活化、擴(kuò)大培養(yǎng)，再按照重量分?jǐn)?shù)配比混合均勻即可。

優(yōu)選地，所述步驟（5）培養(yǎng)后的釀酒酵母與步驟（4）混合物重量比為0.5-3.2:100，同時加入10-13倍釀酒酵母和混合物總重量的水。

優(yōu)選地，所述磷酸溶液中的磷酸質(zhì)量為83-98％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

（1）本發(fā)明提供的一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，首先采用纖維素組合物進(jìn)行處理，能夠充分快速地處理蔬菜生物質(zhì)原料，縮短發(fā)酵時間；其次將纖維素組合物與釀酒酵母進(jìn)行混合后進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)，在發(fā)酵過程中使用混合菌制劑，各種菌的協(xié)同作用，同時也抑制了有害細(xì)菌的生長，提高原料的利用率，大大降低了生產(chǎn)酒精的成本；

（2）本發(fā)明中預(yù)處理所采用的磷酸和丙酮等溶液，對設(shè)備的腐蝕性較小。同時，在溫度為30-40℃、轉(zhuǎn)速為60-80rpm的條件下浸泡30-50min，條件更為溫和，動力消耗更少。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供的一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，包括如下步驟：

（1）將蔬菜廢棄物浸泡在磷酸溶液中，在溫度為40℃、轉(zhuǎn)速為60rpm的條件下浸泡50min，蔬菜廢棄物與磷酸溶液的固液體積比為1∶5；

（2）加入2.3倍磷酸溶液重量的預(yù)冷丙酮，攪拌混合均勻，再固液分離，收集沉淀；

（3）水洗沉淀，得到纖維素組分；

（4）向纖維素組分中添加ph值為5.1檸檬酸鈉緩沖液中，再加入2.0％的纖維素處理組合物在溫度為48℃，轉(zhuǎn)速為100rpm的厭氧條件下處理48h；

（5）將釀酒酵母進(jìn)行活化，并擴(kuò)大培養(yǎng)，加入到步驟（4）混合物中，在溫度為30℃，轉(zhuǎn)速為100rpm的條件下發(fā)酵12h；

（6）分離提取乙醇。

所述蔬菜廢棄物為蔬菜種植過程中產(chǎn)生的秧、藤、葉及加工過程中的尾料。

所述步驟（1）浸泡后的蔬菜廢棄物含水率控制為80wt%、碳氮比控制為20∶1。

所述步驟（3）水洗沉淀4次。

所述步驟（4）纖維素處理組合物包括如下重量份數(shù)的原料：枯草芽孢桿菌1.5份、里氏木霉0.5份、木素木霉1.2份、米曲霉0.4份、根霉1.0份、黑曲霉0.5份的混合菌種，以及氯化鈉1.2份和麥芽糖0.5份。

所述纖維素處理組合物制備方法為：先將枯草芽孢桿菌、里氏木霉、木素木霉、米曲霉、根霉、黑曲霉分別進(jìn)行活化、擴(kuò)大培養(yǎng)，再按照重量分?jǐn)?shù)配比混合均勻即可。

所述步驟（5）培養(yǎng)后的釀酒酵母與步驟（4）混合物重量比為3.2：100，同時加入10-13倍釀酒酵母和混合物總重量的水。

所述磷酸溶液中的磷酸質(zhì)量為83％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供的一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，包括如下步驟：

（1）將蔬菜廢棄物浸泡在磷酸溶液中，在溫度為30℃、轉(zhuǎn)速為80rpm的條件下浸泡30min，蔬菜廢棄物與磷酸溶液的固液體積比為1∶7；

（2）加入2倍磷酸溶液重量的預(yù)冷丙酮，攪拌混合均勻，再固液分離，收集沉淀；

（3）水洗沉淀，得到纖維素組分；

（4）向纖維素組分中添加ph值為5.1檸檬酸鈉緩沖液中，再加入4.0％的纖維素處理組合物在溫度為40℃，轉(zhuǎn)速為110rpm的厭氧條件下處理15h；

（5）將釀酒酵母進(jìn)行活化，并擴(kuò)大培養(yǎng)，加入到步驟（4）混合物中，在溫度為36℃，轉(zhuǎn)速為80rpm的條件下發(fā)酵48h；

（6）分離提取乙醇。

所述蔬菜廢棄物為蔬菜種植過程中產(chǎn)生的秧、藤、葉及加工過程中的尾料。

所述步驟（1）浸泡后的蔬菜廢棄物含水率控制為70wt%、碳氮比控制為25∶1。

所述步驟（3）水洗沉淀3次。

所述步驟（4）纖維素處理組合物包括如下重量份數(shù)的原料：枯草芽孢桿菌0.5份、里氏木霉1.1份、木素木霉0.5份、米曲霉1.1份、根霉0.6份、黑曲霉1.1份的混合菌種，以及氯化鈉0.5份和麥芽糖1.3份。

所述纖維素處理組合物制備方法為：先將枯草芽孢桿菌、里氏木霉、木素木霉、米曲霉、根霉、黑曲霉分別進(jìn)行活化、擴(kuò)大培養(yǎng)，再按照重量分?jǐn)?shù)配比混合均勻即可。

所述步驟（5）培養(yǎng)后的釀酒酵母與步驟（4）混合物重量比為0.5：100，同時加入13倍釀酒酵母和混合物總重量的水。

所述磷酸溶液中的磷酸質(zhì)量為83％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供的一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，包括如下步驟：

（1）將蔬菜廢棄物浸泡在磷酸溶液中，在溫度為35℃、轉(zhuǎn)速為65rpm的條件下浸泡40min，蔬菜廢棄物與磷酸溶液的固液體積比為1∶6；

（2）加入2.2倍磷酸溶液重量的預(yù)冷丙酮，攪拌混合均勻，再固液分離，收集沉淀；

（3）水洗沉淀，得到纖維素組分；

（4）向纖維素組分中添加ph值為5.1檸檬酸鈉緩沖液中，再加入3.0％的纖維素處理組合物在溫度為45℃，轉(zhuǎn)速為105rpm的厭氧條件下處理38h；

（5）將釀酒酵母進(jìn)行活化，并擴(kuò)大培養(yǎng)，加入到步驟（4）混合物中，在溫度為33℃，轉(zhuǎn)速為90rpm的條件下發(fā)酵34h；

（6）分離提取乙醇。

所述蔬菜廢棄物為蔬菜種植過程中產(chǎn)生的秧、藤、葉及加工過程中的尾料。

所述步驟（1）浸泡后的蔬菜廢棄物含水率控制為70wt%、碳氮比控制為25∶1。

所述步驟（3）水洗沉淀3次。

所述步驟（4）纖維素處理組合物包括如下重量份數(shù)的原料：枯草芽孢桿菌0.8份、里氏木霉0.9份、木素木霉1.1份、米曲霉0.6份、根霉0.9份、黑曲霉0.6份的混合菌種，以及氯化鈉0.7份和麥芽糖1.2份。

所述纖維素處理組合物制備方法為：先將枯草芽孢桿菌、里氏木霉、木素木霉、米曲霉、根霉、黑曲霉分別進(jìn)行活化、擴(kuò)大培養(yǎng)，再按照重量分?jǐn)?shù)配比混合均勻即可。

所述步驟（5）培養(yǎng)后的釀酒酵母與步驟（4）混合物重量比為2.2：100，同時加入12倍釀酒酵母和混合物總重量的水。

所述磷酸溶液中的磷酸質(zhì)量為87％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供的一種用蔬菜廢棄物生產(chǎn)燃料乙醇的方法，包括如下步驟：

（1）將蔬菜廢棄物浸泡在磷酸溶液中，在溫度為38℃、轉(zhuǎn)速為67rpm的條件下浸泡37min，蔬菜廢棄物與磷酸溶液的固液體積比為1∶6；

（2）加入2.1倍磷酸溶液重量的預(yù)冷丙酮，攪拌混合均勻，再固液分離，收集沉淀；

（3）水洗沉淀，得到纖維素組分；

（4）向纖維素組分中添加ph值為5.1檸檬酸鈉緩沖液中，再加入2.5％的纖維素處理組合物在溫度為43℃，轉(zhuǎn)速為109rpm的厭氧條件下處理28h；

（5）將釀酒酵母進(jìn)行活化，并擴(kuò)大培養(yǎng)，加入到步驟（4）混合物中，在溫度為34℃，轉(zhuǎn)速為85rpm的條件下發(fā)酵22h；

（6）分離提取乙醇。

所述蔬菜廢棄物為蔬菜種植過程中產(chǎn)生的秧、藤、葉及加工過程中的尾料。

所述步驟（1）浸泡后的蔬菜廢棄物含水率控制為78wt%、碳氮比控制為24∶1。

所述步驟（3）水洗沉淀3次。

所述步驟（4）纖維素處理組合物包括如下重量份數(shù)的原料：枯草芽孢桿菌1.1份、里氏木霉0.7份、木素木霉0.9份、米曲霉0.5份、根霉0.9份、黑曲霉0.8份的混合菌種，以及氯化鈉1.2份和麥芽糖1.3份。

所述纖維素處理組合物制備方法為：先將枯草芽孢桿菌、里氏木霉、木素木霉、米曲霉、根霉、黑曲霉分別進(jìn)行活化、擴(kuò)大培養(yǎng)，再按照重量分?jǐn)?shù)配比混合均勻即可。

所述步驟（5）培養(yǎng)后的釀酒酵母與步驟（4）混合物重量比為1.2:100，同時加入11倍釀酒酵母和混合物總重量的水。

所述磷酸溶液中的磷酸質(zhì)量為88％。

以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。