[發(fā)明專利]一種利用廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810198428.6
• 申請日: 2008-09-09
• 公開（公告）號: CN101358213A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱明軍;梁世中
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用木質(zhì)纖維素原料同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的方法，尤其涉及一種利用造紙工業(yè)的廢棄物——廢紙漿為原料，利用纖維素酶同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)酒精的方法，屬于微生物發(fā)酵生產(chǎn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著全球石油價格的不斷上漲，能源酒精的生產(chǎn)量也不斷增加。木質(zhì)纖維素原料被認為是能源酒精可持續(xù)生產(chǎn)的唯一可再生原料。然而，目前幾乎所有的能源酒精都是以淀粉或糖類農(nóng)作物為原料生產(chǎn)的。因此，不可避免地存在與食品原料競爭的局面，而且無法滿足對能源酒精持續(xù)增長的需求。最新研究表明，以玉米酒精為代表的淀粉酒精生產(chǎn)技術(shù)所產(chǎn)生的溫室氣體與汽油相當(dāng)。解決這些挑戰(zhàn)最有希望的途徑就是纖維素酒精生產(chǎn)。原材料成本是纖維素酒精生產(chǎn)的第一位成本，在目前纖維素酒精生產(chǎn)還無法產(chǎn)業(yè)化的背景下，以工業(yè)廢棄物——廢紙漿為原料進行同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種利用廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的方法，該方法以廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精不僅省去了纖維素發(fā)酵生產(chǎn)酒精過程中的成本占第一位的原材料和預(yù)處理費用，具有經(jīng)濟可行性，而且可以變廢為寶，解決造紙工業(yè)的環(huán)境污染問題。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)。

一種利用廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的方法，包括如下步驟：

(1)酵母種子液制備：低溫保存的酒精酵母經(jīng)試管斜面、搖瓶和種子罐逐級放大，制得細胞數(shù)大于10⁶個/ml的酵母醪液；其中種子培養(yǎng)基采用YPD培養(yǎng)基；

(2)發(fā)酵培養(yǎng)基的制備及滅菌：發(fā)酵培養(yǎng)基中廢紙漿添加量為纖維素10～60g/L，玉米漿添加量為1～10g/L，硫酸鎂添加量為0.1～2g/L；將發(fā)酵培養(yǎng)基在115～130℃下滅菌30～120分鐘；

(3)同步糖化發(fā)酵：按照8～20FPU/g纖維素添加葡聚糖酶和8～20IU/g纖維素添加β-葡萄糖苷酶到經(jīng)滅菌并冷卻至30～37℃的發(fā)酵培養(yǎng)基中，同時將制備好的酵母種子液以5％～10％接種量接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中，厭氧同步糖化發(fā)酵，發(fā)酵溫度為30～37℃；發(fā)酵12～60小時后，補加廢紙漿和上述比例的玉米漿以及酶，使72～96小時酵母醪酒精含量達到40g/L以上，終止發(fā)酵；

(4)蒸餾脫水：對發(fā)酵醪進行蒸餾和脫水，即得能源酒精。

上述利用廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的方法中，步驟(1)所述低溫為-20℃，-80℃或者-196℃；所述酵母醪液的細胞數(shù)為10⁸個/ml；

上述利用廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的方法中，所述YPD培養(yǎng)基配方為：酵母粉10g/L，蛋白胨10g/L，葡萄糖20g/L；斜面時添加1.5％瓊脂；該培養(yǎng)基初始pH為4.5～7.0。

上述利用廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的方法中，步驟(1)中所采用的酒精酵母是Saccharomyces?Cerevisiae。步驟(3)中所述葡聚糖酶為Spezyme?CP或者Accellerase^TM，Genencor?International，Inc，所述β-葡萄糖苷酶為Novozyme?188；該兩種酶采用0.22μm膜過濾除菌。

本發(fā)明中的廢紙漿是造紙工業(yè)的廢棄物，含有顆粒細小的纖維素和半纖維素，具有較大的比表面積，有利于酶解糖化，不需預(yù)處理即可用于同步糖化發(fā)酵，而且具有負成本的特點。因此，利用本發(fā)明所述的方法可以成功利用纖維素原料——廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精，酵母醪酒精含量達到4％(w/v)以上，省去了纖維素發(fā)酵生產(chǎn)酒精過程中的第一位的原材料和預(yù)處理成本，而且可以變廢為寶，解決造紙工業(yè)的環(huán)境污染問題，具有極大的示范和推廣價值。

本發(fā)明所述的方法具有以下優(yōu)點：

1.發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的原料是造紙工業(yè)廢棄物——廢紙漿，含有顆粒細小的纖維素和半纖維素，具有較大的比表面積，有利于酶解糖化，不需預(yù)處理即可用于同步糖化發(fā)酵，而且具有負成本的特點。

2.采用葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶進行廢紙漿的糖化，可以降低酶的用量，從而降低生產(chǎn)成本。

3.采用同步糖化和發(fā)酵工藝，不但簡化了工藝，節(jié)省了投資成本，而且可以有效地解除糖化產(chǎn)物對酶的抑制效應(yīng)。

4.采用流加工藝，可以有效地提高發(fā)酵醪酒精濃度，降低下游工藝的生產(chǎn)成本。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明。

實施例1

利用廢紙漿發(fā)酵生產(chǎn)能源酒精的方法，具體過程如下：