本方法得到的醪液中的乙醇濃度為46. 5g/l，即4. 0 % w/w，乙醇產(chǎn)率為90. 3 %，乙 醇得率為77. 4%，乙醇生產(chǎn)能力為0· 53g/L/h。
[0095] 實(shí)施例2本發(fā)明生產(chǎn)乙醇的方法
[0096] 1、實(shí)驗(yàn)材料
[0097] 纖維素酶：同實(shí)施例1 ;
[0098] 打印紙：由日立造船提供，組分及結(jié)構(gòu)糖的含量如下：
[0100] 注：所列結(jié)構(gòu)糖、木質(zhì)素和灰分含量均基于干重計(jì)算。
[0101] 2、乙醇生產(chǎn)方法
[0102] (1)預(yù)處理：
[0103] 取 16. 5g 打印紙（干重：16. 5X (1-9. 1% ) = 15g)，加入 90mL 水和 5mL20% (g/ ml)硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至4. 8-5. 0,然后用粉碎機(jī)于5000rpm條件下粉碎lOmin。若粉碎后 pH高于5. 0,再次用20% (g/ml)硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至4. 8-5. 0,最后加水至總液體體積為 lOOmL，得預(yù)處理原料。
[0104] ⑵預(yù)糖化：
[0105] 向預(yù)處理原料中添加纖維素酶I. 6mL(15FPU/g固體X 15g/140FPU/mL = 1. 6)，混 合均勻后與50°C條件下糖化16h，得預(yù)糖化液。
[0106] (3)同步糖化發(fā)酵（SSF):
[0107] 待預(yù)糖化后的樣品冷卻至35°C后，加入IOmL酵母種子液，酵母種子液中酵母數(shù)量 為2 X IO8個(gè)/mL，開始SSF，在反應(yīng)過程中添加補(bǔ)料物料；
[0108] 其中，補(bǔ)料物料是由下述方法制備的：取22g打印紙（干重：22X (1-9. 1% )= 20g)，加入85mL水和5. 5mL20% (g/ml)硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至4. 8-5,然后用粉碎機(jī)于5000rpm 條件下粉碎IOmin。若粉碎后pH高于5. 0,再次用20% (g/ml)硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至4. 8-5. 0 ;
[0109] 添加纖維素酶 2. lmL(15FPU/g 固體 X20g/140FPU/mL = 2. 1)，再加水 5. 4mL (100-85-5. 5-(22-20)-2. 1 = 5. 4)至總液體體積為100mL，混合均勻后與50°C條件下 預(yù)糖化24h。
[0110] 補(bǔ)料時(shí)間：待準(zhǔn)備的補(bǔ)料物料溫度降至35°C后進(jìn)行補(bǔ)料，總共補(bǔ)料2次。第一次 補(bǔ)料時(shí)間為SSF啟動(dòng)后Oh ;第二次補(bǔ)料時(shí)間為第一次補(bǔ)料24小時(shí)后。
[0111] 停止：第二次補(bǔ)料后24h，結(jié)束SSF。
[0112] 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0113] 1)測(cè)定醪液中的乙醇濃度（E):為53. 7g/l。
[0114] 換算為質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示法，乙醇濃度E' ：
[0116] W1^為反應(yīng)體系的液體部分總質(zhì)量，其密度被視為lg/mL。
[0117] 2)乙醇產(chǎn)率（Y):為 90. 7% ;
[0118] 計(jì)算公式如下：
[0121] 3)乙醇得率（Y'）等于乙醇產(chǎn)率：為90. 7% ;
[0122] 4)乙醇生產(chǎn)能力（P):為 0· 84g/L/h ;
[0123] 計(jì)算公式如下：
[0125] 本方法得到的醪液中的乙醇濃度為53. 7g/l，即4. 6% w/w，乙醇產(chǎn)率為90. 7%，乙 醇得率為90. 7%，乙醇生產(chǎn)能力為0· 84g/L/h。
[0126] 以下通過試驗(yàn)例具體說明本發(fā)明的有益效果。
[0127] 對(duì)比例1木質(zhì)纖維素補(bǔ)料不經(jīng)預(yù)糖化的對(duì)比實(shí)驗(yàn)
[0128] 1、實(shí)驗(yàn)材料：同實(shí)施例1。
[0129] 2、乙醇生產(chǎn)方法
[0130] (1)預(yù)處理：同實(shí)施例1。
[0131] ⑵預(yù)糖化：同實(shí)施例1。
[0132] (3)同步糖化發(fā)酵（SSF):
[0133] 預(yù)糖化液冷卻至35°C后，加入IOmL酵母種子液，酵母種子液中酵母數(shù)量為IO8個(gè) /mL，開始SSF反應(yīng)；在反應(yīng)過程中添加未預(yù)糖化的補(bǔ)料物料；
[0134] 其中，未預(yù)糖化的補(bǔ)料物料是由下述方法制備的：
[0135] 取93.9g(干重=93.9X (1-78.7% ) = 20g)預(yù)處理后的玉米秸桿，添加纖維素 酶2.11^(15卩卩1]/^固體\2(^/14(^?1]/11^ = 2.1)，加水1511^，用20%氏504調(diào)節(jié)？!1至4.8 后，再加水至總液體體積為100mL，混合均勻后用于補(bǔ)料。
[0136] 補(bǔ)料時(shí)間：待準(zhǔn)備的補(bǔ)料物料溫度降至35°C后進(jìn)行補(bǔ)料，總共補(bǔ)料2次。第一次 補(bǔ)料時(shí)間為SSF啟動(dòng)后24h ;第二次補(bǔ)料時(shí)間為第一次補(bǔ)料24小時(shí)后。
[0137] 停止：第二次補(bǔ)料后24h，結(jié)束SSF。
[0138] 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0139] 1)測(cè)定醪液中的乙醇濃度（E):為33. 6g/l。
[0140] 2)乙醇產(chǎn)率（Y):為 65. 2% ;
[0141] 計(jì)算公式如下：

[0144] 3)乙醇得率（Y'）：為 55. 9% ;
[0145] 計(jì)算公式如下：
[0147] 4)乙醇生產(chǎn)能力（P):為 0· 38g/L/h ;
[0148] 計(jì)算公式如下：
[0150] 本方法中補(bǔ)料物料未經(jīng)預(yù)糖化，得到的醪液中的乙醇濃度為33. 6g/l，乙醇產(chǎn)率為 65. 2%，乙醇得率為55. 9%，乙醇生產(chǎn)能力為0· 38g/L/h。
[0151] 對(duì)比例2木質(zhì)纖維素補(bǔ)料不經(jīng)預(yù)糖化的對(duì)比實(shí)驗(yàn)
[0152] 1、實(shí)驗(yàn)材料：同實(shí)施例2。
[0153] 2、乙醇生產(chǎn)方法
[0154] (1)預(yù)處理：同實(shí)施例2。
[0155] (2)預(yù)糖化：同實(shí)施例2。
[0156] (3)同步糖化發(fā)酵（SSF):
[0157] 預(yù)糖化液冷卻至35°C后，加入IOmL酵母種子液，酵母種子液中酵母數(shù)量為2 X IO8 個(gè)/mL，開始SSF反應(yīng)；在反應(yīng)過程中添加未預(yù)糖化的補(bǔ)料物料；
[0158] 其中，未預(yù)糖化的補(bǔ)料物料是由下述方法制備的：
[0159] 取 22g 打印紙（干重：22X (1-9. 1% ) = 20g)，加入 85mL 水和 5. 5mL 20% (g/ml) 硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至4. 8-5,然后用粉碎機(jī)于5000rpm條件下粉碎lOmin。若粉碎后pH高于 5. 0,再次用20% (g/ml)硫酸溶液調(diào)節(jié)pH至4. 8-5. O ;
[0160] 添加纖維素酶 2. lmL(15FPU/g 固體 X20g/140FPU/mL = 2. 1)，再加水 5. 4mL (100-85-5. 5-(22-20)-2. 1 = 5. 4)至總液體體積為lOOmL，混勻后用于補(bǔ)料。
[0161] 補(bǔ)料時(shí)間：待準(zhǔn)備的補(bǔ)料物料溫度降至35°C后進(jìn)行補(bǔ)料，總共補(bǔ)料2次。第一次 補(bǔ)料時(shí)間為SSF啟動(dòng)后Oh ;第二次補(bǔ)料時(shí)間為第一次補(bǔ)料24小時(shí)后。
[0162] 停止：第二次補(bǔ)料后24h，結(jié)束SSF。
[0163] 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[0164] 1)測(cè)定醪液中的乙醇濃度（E):為41. 8g/l。
[0165] 2)乙醇產(chǎn)率（Y):為 70. 6% ;
[0166] 計(jì)算公式如下：
[0169] 3)乙醇得率（Y'）等于乙醇產(chǎn)率：為70. 6% ;
[0170] 4)乙醇生產(chǎn)能力（P):為 0· 65g/L/h ;
[0171] 計(jì)算公式如下：
[0173] 補(bǔ)料前無預(yù)糖化，本方法得到的醪液中的乙醇濃度為41. 8g/l，乙醇產(chǎn)率為 70. 6%，乙醇生產(chǎn)能力為0· 65g/L/h。
[0174] 本方法中補(bǔ)料物料未經(jīng)預(yù)糖化，得到的醪液中的乙醇濃度為41. 8g/l，乙醇產(chǎn)率為 70. 6%，乙醇得率為70. 6%，乙醇生產(chǎn)能力為0· 65g/L/h。
[0175] 將本發(fā)明方法中補(bǔ)料是否預(yù)糖化得到的乙醇評(píng)價(jià)指標(biāo)，列表如下：
[0176] 表1對(duì)比數(shù)據(jù)
[0178] 注：二者相差值=(本發(fā)明方法數(shù)值-補(bǔ)料不經(jīng)預(yù)糖化的方法數(shù)值）/補(bǔ)料不經(jīng)預(yù) 糖化的方法數(shù)值
[0179] 由表1可見，與補(bǔ)料不經(jīng)預(yù)糖化的方法相比，本發(fā)明方法得到的發(fā)酵醪液中乙醇 濃度、產(chǎn)率、得率和生產(chǎn)能力顯著提高，可以大大降低了乙醇生產(chǎn)成本，取得了顯著的技術(shù) 效果。
[0180] 綜上，本發(fā)明提供的乙醇生產(chǎn)方法，提高了發(fā)酵液中的乙醇濃度，降低了乙醇蒸餾 回收的能耗，同時(shí)提高了乙醇產(chǎn)率、得率和生產(chǎn)能力，乙醇生產(chǎn)成本低，具有良好的工業(yè)應(yīng) 用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)乙醇的方法，其特征在于，它包括如下步驟： a、 預(yù)處理：對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行稀酸預(yù)處理，得預(yù)處理原料； b、 預(yù)糖化：對(duì)步驟a得到的預(yù)處理原料進(jìn)行糖化，得預(yù)糖化物料； c、 批次補(bǔ)料同步糖化發(fā)酵： 待步驟b得到的預(yù)糖化物料降溫至35 °C后，接種酵母，在pH值為4. 8-5. 0、150rpm、 35°C條件下發(fā)酵，發(fā)酵過程中添加補(bǔ)料物料；最后一次補(bǔ)料24小時(shí)后，停止發(fā)酵，即可； 其中，補(bǔ)料物料由下述方法制備： 取步驟a得到的預(yù)處理原料，加纖維素酶，再加水，調(diào)pH至4. 8-5. 0,然后在150rpm、 50°C條件下保持24小時(shí)，得補(bǔ)料物料；其中，預(yù)處理原料的固體濃度為20% (g/ml)，纖維素 酶的加入量為15FPU/g固體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a中，所述預(yù)處理的方法為： 1) 取木質(zhì)纖維素原料，按固體濃度10% (g/ml)和硫酸終濃度1% (g/ml)添加硫酸和 水，然后于 140-150°C保持 10_20min; 2) 分離得到固體殘?jiān)? 3) 清洗； 其中，所述木質(zhì)纖維素原料為玉米芯、玉米秸桿、水稻秸桿、小麥秸桿、油菜秸桿、甘蔗 渣和/或蘆葦。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a中：所述預(yù)處理的方法為： 1) 取木質(zhì)纖維素原料，調(diào)節(jié)固體濃度為15% (g/ml); 2) 在5000rpm下粉碎，調(diào)節(jié)pH至4. 8-5. 0 ; 其中，所述木質(zhì)纖維素原料為紙。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b中，所述預(yù)糖化的方法為： 取步驟a的預(yù)處理原料，加纖維素酶，再加水，調(diào)pH至4. 8-5. 0,然后在150rpm、50°C條 件下，保持16-24小時(shí)，得預(yù)糖化物料；其中，預(yù)處理原料的固體濃度為15 % (g/ml)，纖維素 酶的加入量為15FPU/g固體。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述纖維素酶為CellicCTec2。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述固體濃度是通過加水調(diào) 節(jié)的。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c中，接種酵母后的預(yù)糖化物料中，酵 母數(shù)量為1-2XI07個(gè)/mL。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c中，所述補(bǔ)料的次數(shù)為2-3次；每 次補(bǔ)料物料的添加量均與步驟b的預(yù)處理原料體積相同。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，第1次補(bǔ)料時(shí)間為發(fā)酵后0-24小時(shí)；第2 次補(bǔ)料時(shí)間為第1次補(bǔ)料后24小時(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)乙醇的方法，它包括如下步驟：a、預(yù)處理：對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行稀酸預(yù)處理，得預(yù)處理原料；b、預(yù)糖化：對(duì)步驟a的預(yù)處理原料進(jìn)行糖化，得預(yù)糖化物料；c、批次補(bǔ)料同步糖化發(fā)酵。本發(fā)明提供的乙醇生產(chǎn)方法，能夠有效提高乙醇的濃度，而且乙醇得率、產(chǎn)率和生產(chǎn)能力高，降低了乙醇的生產(chǎn)成本，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【IPC分類】C12P7/10, C12P19/14
【公開號(hào)】CN105400830
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511008349
【發(fā)明人】譚力, 木田建次, 湯岳琴
【申請(qǐng)人】四川大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日