[發明專利]汽爆紅薯直接發酵生產燃料乙醇的方法

無效

• 申請號: 200810102980.0
• 申請日: 2008-03-28
• 公開（公告）號: CN101245356A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 陳洪章;付小果;汪衛東
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;湖南省強生藥業有限公司
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12R1/645
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于農業資源的利用領域，特別涉及一種汽爆紅薯直接發酵生產燃料乙醇的方法。

背景技術

隨著油價高漲，改變現有的以石化、煤炭為主的能源結構，使新能源成為清潔高效的替代選擇，已成為世界投資熱點，其中燃料乙醇的快速發展，在替代汽油供應方面起到越來越大的作用。預計未來10年內，全球燃料乙醇年消費量將達到160億至180億加侖。目前，美國、加拿大、巴西等一些國家紛紛通過相關規定，要求今后逐步增加在汽油中燃料乙醇的數量。中國已成為繼巴西、美國之后的第三大生物燃料乙醇生產國，產能和應用范圍都在不斷擴大。

當前我國的燃料乙醇發酵生產主要以玉米、稻谷、小麥等糧食作物為原料，“十五”期間我國也在北方地區建設了一定規模的以玉米為原料的燃料乙醇示范項目。但是我國人多地少，耕地資源緊缺，糧食生產壓力巨大，單一以糧食(主要是玉米與戰備陳化糧大米)為原料的燃料乙醇發展空間受到極大的限制，難以長久支撐我國燃料乙醇產業的持續發展，由此可見，我國大力發展燃料乙醇就必須尋找更豐富的可再生資源——生物資源作為燃料乙醇的生產原料。綜合我國的國情和生物資源狀況考慮和分析，一個可行的方案是有選擇地在一些不適宜種植高產糧食作物的地區，因地制宜，通過發展高產、高淀粉、耐旱、耐貧瘠、代糧的含淀粉或含糖作物作為燃料乙醇的生產原料。如在我國廣泛種植、畝產量大、淀粉含量高的紅薯，是很有潛力的生產燃料乙醇的原料。

用來發酵生產乙醇的淀粉類原料一般要經過高溫或低溫蒸煮、糊化、液化，再進行糖化等步驟，最后才能進行乙醇發酵，其中原料的蒸煮所耗能量占乙醇生產能耗的30-40％。

近年來發展起來的木材制漿方面的蒸汽爆破處理技術(簡稱汽爆技術)是使用一定壓力的水蒸汽、空氣等介質，蒸煮一定的時間，再突然減壓噴放時，產生二次蒸汽，體積猛增，受機械力的作用，將固體物料的結構破壞。

發明內容

本發明的目的是提供一種汽爆紅薯直接發酵生產燃料乙醇的方法，該方法將汽爆技術應用于紅薯預處理，采用低壓蒸汽爆破處理后的紅薯可直接發酵生產乙醇，解決了紅薯淀粉發酵乙醇前需要消耗大量能量用于紅薯粉碎和淀粉的蒸煮、液化的問題。

本發明的技術方案如下：

本發明提供的汽爆紅薯直接發酵生產燃料乙醇的方法，其工藝過程主要是：

將紅薯在蒸汽壓力0.5～0.8MPa的條件下蒸汽爆破處理2～4min；汽爆后的紅薯加入糖化酶，在55～60℃保溫糖化20～60min；糖化后物料冷卻至30～35℃，紫外滅菌15～20min。在無菌條件下，加入硫酸銨、磷酸二氫鉀和活化后的酵母，在30～35℃條件下發酵48～60h，蒸餾收集發酵產生的乙醇。

所述的糖化酶的加入量為：每1克紅薯加入120-200U糖化酶；

所述硫酸銨的加入量為：每100克紅薯加入0.1～0.15g硫酸銨；

所述磷酸二氫鉀的加入量為：每100克紅薯加入0.1～0.2g磷酸二氫鉀；

所述酵母的加入量為；每100克紅薯加入0.10～0.30g活性干酵母；

本發明以紅薯作為發酵生產乙醇的淀粉質原料，針對淀粉質原料發酵乙醇蒸煮、液化等預處理高能耗的缺點，采用蒸汽爆破技術對紅薯進行預處理，具有如下的特點和優點：

1、本發明采用2～4min的短時間的蒸汽爆破技術對紅薯進行預處理，省去了淀粉質原料的長達30～120min的蒸煮過程，降低了發酵生產乙醇的能耗，縮短生產的周期。

2、本發明采用蒸汽爆破技術對紅薯進行預處理，蒸汽爆破的熱機械化學作用，使植物組織的細胞壁破裂，使紅薯淀粉糊化率提高，有利于糖化過程的進行。

3、本發明將蒸汽爆破處理的紅薯進行糖化后直接發酵，不需要另外添加水，使發酵醪中水分含量大大降低，在提高發酵醪中乙醇含量的同時，降低了蒸餾的能耗，并且減少了后續廢水的處理過程，降低生產成本的同時為發酵渣的二次利用提供條件，有利于紅薯的綜合利用。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明的技術方案作進一步說明。

實施例1：取紅薯500g，切成小段，投入汽爆罐中，在蒸汽壓力0.5MPa下處理2.5分鐘；在處理后的料中，按照每克汽爆料加入100U糖化酶的比例加入糖化酶，在60℃水浴保溫糖化40min后，冷卻至30℃，紫外滅菌20min。在無菌條件下，加入0.1％硫酸銨、0.1％磷酸二氫鉀以及0.10％活化后的酵母、之后在30℃條件下發酵60h，蒸餾收集乙醇，酒精度為8.89％。