[發明專利]甜高粱莖稈汁液生產燃料乙醇的方法

無效

• 申請號: 200910082742.2
• 申請日: 2009-04-28
• 公開（公告）號: CN101875948A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 楊永福;楊戈
• 申請（專利權）人: 楊永福;楊戈
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12N11/04;C12M1/09;C10L1/02;C12R1/645
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;費碧華

技術領域

本發明涉及一種利用農作物莖稈汁液制取燃料乙醇的方法，特別涉及一種利用甜高粱莖稈汁液制取燃料乙醇的方法。

背景技術

燃料乙醇是指可作為燃料使用的無水乙醇，燃料乙醇加變性劑，就成為變性燃料乙醇，變性燃料乙醇和汽油經一定比例混配成為車用乙醇汽油，是一種替代和節約汽油的最佳燃料，它具有廉價、清潔、環保、安全、可再生等優點。生產燃料乙醇就是為車用乙醇汽油提供原料。

甜高粱又稱糖高梁，是普通粒用高梁(sorghum?bicolor(L.)Moench)的一個變種，其特點是生長速度快，莖稈汁液豐富，含糖量高，且具有高抗逆性，抗旱、抗澇、耐鹽堿、耐瘠薄，適合我國干旱半干旱地區種植。

美國是世界上開發利用燃料乙醇較早的國家之一，燃料乙醇生產有近百年的歷史，1908年正式用于汽車燃料。巴西政府于1975年制定燃料乙醇行動計劃，并大力推廣應用于汽車燃料。我國政府于2001年啟動了“十五酒精能源計劃”并制定了國家標準。建立了幾個以玉米小麥成化糧為原料生產燃料乙醇的企業。用甜高粱莖稈汁液生產燃料乙醇，在我國是一個新的技術領域，是不與人爭糧不與糧爭地，即解決能源危機、環境污染問題，又解決糧食安全問題。

用甜高粱莖稈汁液生產燃料乙醇的工藝，就是在用甜高粱莖稈汁液生產乙醇工藝后再加一個脫水工藝而成。在以往，用甜高粱莖稈汁液生產乙醇的工藝有許多缺點：1.榨汁粗放導致出液率低；2.對汁液不做調制導致乙醇得率低；3.發酵酵母以液體(酵母活化液)形態，加入發酵過程，導致酵母與汁液接觸面積小反應緩慢，而且酵母代謝生命短損失大。4.發酵工藝分三段進行(初期、中期、后期)，導致發酵速度慢、產量低，乙醇得率低。

發明內容

克服了以往工藝存在的所有缺點，本發明的目的在于提供一種采用了莖稈前處理、汁液調制、固定化酵母粒子、流態化快速發酵新工藝。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種采用甜高粱莖稈汁液生產燃料乙醇的方法，其包括如下步驟：榨汁、添加發酵酵母、發酵、蒸餾及脫水。其中，所述發酵酵母是以固定化酵母粒子的形式加入發酵過程中，所述固定化酵母粒子是在榨汁得到的汁液中加入滅菌后的海藻酸鈉溶液和酵母溶液攪拌制成混合液，所述混合液做勻速旋轉運動后滴入CaCl2溶液中以生成海藻酸鈉粒子，即得到固定化酵母粒子；其中，所述海藻酸鈉溶液的粘度優選為：高粘度500-1000mpa·s(毫帕·秒)，酵母溶液濃度優選為：22-25％(質量百分比)；所述CaCl₂溶液濃度優選為：74％(質量百分比)，溫度優選控制在20℃。

進一步，在發酵開始階段，將清新空氣送進發生器，同時把固定化酵母離子和發酵汁液送進發生器，采用壓縮空氣攪動酵母粒子和發酵汁液上下翻動，發酵代謝產生大量的乙醇和二氧化碳氣體，并放出熱量，二氧化碳氣體所帶的醪液經冷卻后經氣液分離，醪液進入貯醪箱，氣體進入壓縮機送進發生器，由二氧化碳氣體代替空氣作為發生器發酵反應的氣體動力，不斷的循環，在發酵體內部形成良好的流體化發酵反應。

優選的，所述方法包括榨汁前處理的步驟，是去除甜高粱莖稈上的枝、葉及包裹在莖稈上的外鞘，再進行清洗的處理。

所述榨汁是將預處理后的甜高梁莖稈進行榨汁處理，使其液渣分離得到清潔的汁液。

所述榨汁步驟之后進一步包括汁液調制步驟，是對清潔的汁液進行酸化、稀釋、添加營養鹽三個工藝調制。所述酸化是將稀鹽酸直接加入到原汁液中，測汁液的pH值使其達到4-4.5為佳；所述稀釋是將濃度為74-80％(質量百分比)的原汁液，加水稀釋到25％(體積百分比)為最佳；所述添加營養鹽將氮素和鎂鹽加入稀釋好的汁液中攪勻，氮素加入量為汁液中糖含量的0.15％-0.18％，鎂鹽加入量為汁液中糖含量的0.05％-0.06％，所述糖含量為汁液總質量的25％。所述氮素例如但不限于為(NH₄)₂SO₄或其他常用氮素，鎂鹽例如但不限于為MgSO₄或其他常用鎂鹽。

所述蒸餾是將發酵后的醪液蒸餾得到體積百分比為95％的乙醇，之后將上述所得乙醇脫水處理得到燃料乙醇。