[發明專利]竹子生物質廢棄物生產燃料乙醇的工藝

有效

• 申請號: 201010187061.5
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101857885A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 何明雄;胡啟春;祝其麗;潘科
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12R1/01
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

技術領域

本發明屬于工業生物技術領域，涉及的是一種生產燃料乙醇的工藝方法，尤其涉及一種竹子生物質廢棄物生產燃料乙醇的工藝。

背景技術

現在已有的利用生物質資源生產燃料乙醇的原料有淀粉類原料、糖類原料、薯類原料、農作物秸稈類原料等。例如，中國專利號“200480011192.0”公開了一種從植物材料生產乙醇的方法，其申請日為2004年03月10日，公開日為2006年05月31，包括將植物材料粉碎以產生包含淀粉的材料；粉碎的植物材料具有使至少約50％的顆粒大小合適通過具有0.1-0.5mm網孔的篩子的粒徑；用酶組合物不經蒸煮而糖化該淀粉；發酵該經孵育的淀粉以產生包含至少15體積％乙醇的組合物；發酵包括降低發酵混合物的溫度；以及從發酵物回收乙醇和聯產品。再如，中國專利號“02151719.3”公開了一種甜高粱秸稈生產乙醇工藝方法：其申請日為2002年12月27日，公開日為2004年07月14日，包括甜高粱秸稈清理-秸稈破碎榨汁-過濾加酸澄清-發酵-離心分離-提取乙醇-乙醇精制，采用新鮮甜高粱秸稈為原料，經破碎榨汁、或不榨汁發酵等工序生產乙醇。

上述諸類原料及生產工藝方法存在如下缺點：一、淀粉類原料生產燃料乙醇，一般采用玉米、小麥、薯類等糧食作物或非糧作物等為原料，易受耕地和產量限制，同時我國已禁止采用糧食作物生產燃料乙醇，限制了淀粉類原料的能源化利用。二、糖質類生產燃料乙醇，主要采用甘蔗、甜菜和甜高粱等，種植成本較高，且區域性較為明顯，如甘蔗主要適用于我國南方地區，甜菜和甜高粱主要適用于北方地區。這些能源作物均需要大量的耕地方能滿足燃料乙醇規模化生產需求。三、農作物秸稈類原料生產乙醇，已有研究主要集中在玉米秸稈上，但還存在運輸收集成本高和轉化效率低等問題，目前我國還處于研究階段。四、目前纖維素前一般采用H₂SO₄和氣爆等處理工藝，其條件較為激烈，動力消耗較大，其處理成本較高。五、纖維素降解產物較為復雜，尤其是含有較多的五碳糖(如木糖)，而目前大多數乙醇發酵菌株不能利用木糖或產生較多的副產物(如木糖醇等)，因此，乙醇發酵效率低。

發明內容

本發明的目的在于克服現有燃料乙醇的生產原料及工藝存在的上述問題，提供一種竹子生物質廢棄物生產燃料乙醇的工藝，本發明采用竹子生物質廢棄物為原料，可以大量、低成本地生產燃料乙醇，提高乙醇發酵率，降低乙醇的生產成本，并且生產工藝簡單，產值高；同時，本發明采用溫和的處理條件實現原料分級處理工藝，一方面可實現原料的全利用，同時采用的發酵菌株葡萄糖利用效率和乙醇產率高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種竹子生物質廢棄物生產燃料乙醇的工藝，其特征在于，包括如下步驟：對竹子生物質廢棄物預處理后，再經水解發酵制得燃料乙醇。

所述預處理包括：a、將竹子生物質廢棄物在50℃的H₃PO₄溶液中，在90rpm的轉速下處理0.5-1小時，竹子生物質廢棄物與H₃PO₄溶液的固液體積比為1∶8；b、加入2.5倍H₃PO₄溶液體積的預冷丙酮，攪拌混合均勻，再固液分離；c、將固液分離后的固體殘渣用5倍H₃PO₄溶液體積的丙酮洗滌，再固液分離，收集沉淀；d、水洗沉淀，得到纖維素組分。

所述a步驟中，所使用設備為常規恒溫振蕩培養搖床。

所述b和c步驟中，固液分離后收集上清，得到木質素、乙酸、丙酮和H₃PO₄的混合液。

所述d步驟中，水洗沉淀，并收集上清，得到沉淀的纖維素組分和上清的半纖維。

所述水解為，將預處理后的纖維素組分加入pH4.8、0.1M檸檬酸鈉緩沖液中，再加入2.0％-4.0％的纖維素酶在50℃，120rpm的條件下處理6-12小時。

所述發酵為，將水解后的水解液用NaOH調整至pH?6.5，在30℃下靜置發酵24小時制得燃料乙醇。

所述發酵為，將水解后的水解液在30℃下發酵24小時制得燃料乙醇。

所述竹子生物質廢棄物經自然干燥5-10天后，粉碎過20-80目篩，貯存于-20℃備用。

所述竹子生物質廢棄物為竹葉和/或筍殼。

所述H₃PO₄溶液中的H₃PO₄含量為83-98％。