[發(fā)明專利]一種棉桿稀酸水解及生產(chǎn)乙醇的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010237870.2
• 申請日: 2010-07-28
• 公開（公告）號: CN101906489A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張琴;李艷賓;龔明福;李晶晶;馬春美
• 申請（專利權(quán)）人: 張琴
• 主分類號: C13K1/02
• 分類號: C13K1/02;C13K13/00;C12P39/00;C12P7/10;C12R1/645;C12R1/865
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種棉桿稀酸水解及其制備乙醇的方法。

背景技術(shù)

棉稈(棉花秸稈)是新疆棉區(qū)大量存在的生物質(zhì)原料，目前大多直接切碎還田，利用率和生物轉(zhuǎn)化率均較低。棉桿中主要組成成分為木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，稀酸水解已成為糖化秸稈中半纖維素和部分纖維素的重要方法，并在其它秸稈如甜高粱秸稈、玉米秸稈和稻草等中有較多應(yīng)用，且其酸解糖液在一定程度上實現(xiàn)了乙醇的發(fā)酵生產(chǎn)，但目前尚未見完整的棉桿稀酸水解及其生產(chǎn)乙醇的文獻報道和專利，為此建立一種棉桿稀酸水解及其酸解液發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法十分必要，對提高棉桿生物轉(zhuǎn)化率、開辟棉桿利用新途徑具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對棉桿的木質(zhì)纖維素組成特性，提供一種能獲得較高木糖得率和葡萄糖得率的棉桿稀酸水解工藝，并利用酵母菌發(fā)酵酸解糖液生產(chǎn)乙醇的方法。本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下：

一種棉桿稀酸水解方法，包括以下步驟：棉桿預處理步驟：棉桿風干、粉碎，過20目篩備用；棉桿的稀酸水解：調(diào)節(jié)硫酸水解液濃度為0.5-4.0％，按照固液比為1∶4-1∶20的比例混配所述經(jīng)過預處理的棉桿和所述硫酸水解液，在100-121℃溫度條件下水解，水解時間為20-120min。

一種棉桿稀酸水解制備乙醇的方法，包括以下步驟，棉桿預處理步驟：棉桿風干、?粉碎，過20目篩備用；棉桿的稀酸水解步驟：調(diào)節(jié)硫酸水解液濃度為0.5-4.0％，按照固液比為1∶4-1∶20的比例混配所述經(jīng)過預處理的棉桿和所述硫酸水解液，在100-121℃溫度條件下水解，水解時間為20-120min；棉桿酸解液處理步驟：將獲得的棉桿酸解液放置于室溫，用Ca(OH)₂調(diào)pH至10.0，6000轉(zhuǎn)離心10min，取上清液，用稀硫酸回調(diào)至pH＝5.0，得到糖液，所得糖液經(jīng)脫色樹脂LS-610脫色，濃縮至糖濃度約為7％；發(fā)酵步驟：菌株選取釀酒酵母和管囊酵母，發(fā)酵時，分別挑取所述釀酒酵母和所述管囊酵母的斜面菌種3-5環(huán)接種于活化培養(yǎng)基中，120rpm振蕩培養(yǎng)18-24h，調(diào)節(jié)OD₆₀₀＝0.5，分別將經(jīng)過活化的所述釀酒酵母和管囊酵母按10％接種量接種于種子培養(yǎng)基中，120rpm振蕩培養(yǎng)18-24h，調(diào)節(jié)OD₆₀₀＝0.5，將經(jīng)過種子培養(yǎng)的釀酒酵母和管囊酵母單獨接種或按1∶1比例混合接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中，接種量5％，120rpm振蕩培養(yǎng)6-12h，調(diào)至90rpm培養(yǎng)至24-36h，后24-36h靜置培養(yǎng)，發(fā)酵溫度28±2℃，于48-72h取樣蒸餾檢測乙醇含量。

所述的棉桿稀酸水解制備乙醇的方法，所述活化培養(yǎng)基為：麥芽粉5g，pH自然，110℃滅菌30min。

所述的棉桿稀酸水解制備乙醇的方法，所述種子培養(yǎng)基為：麥芽粉5g，(NH₄)₂SO₄?2g，KH₂PO₄?1g，MgSO₄?0.5g，pH6.0，110℃滅菌30min。

所述的棉桿稀酸水解制備乙醇的方法，所述發(fā)酵培養(yǎng)基為：酸解糖液100mL，酵母粉0.2g，(NH₄)₂SO₄?0.1g，MgSO₄?0.1g，KH₂PO₄?0.02g，pH5.0，110℃滅菌30min。

采用了優(yōu)化的組合稀酸水解條件對棉桿進行水解，木糖得率和葡萄糖得率均可達到10％以上；酸解糖液通過釀酒酵母和管囊酵母混合發(fā)酵48h乙醇含量最高可達8.49g·L^-1，從而提供了一種短發(fā)酵周期高乙醇得率的發(fā)酵方式；為棉桿的利用開辟了新途徑，具有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

本實施例提供一種木糖得率和葡萄糖得率的棉桿稀酸水解方法，包括，棉桿預處理步驟：選取棉桿100kg，將棉桿風干、粉碎，過20目篩得到篩下物80kg備用；根據(jù)表1的8組數(shù)據(jù)配置硫酸水解液，調(diào)節(jié)硫酸水解液濃度(體積百分比)，按照不同固液比混配棉桿篩下物和硫酸水解液，在不同溫度條件下進行水解，水解時間根據(jù)表1內(nèi)容調(diào)整，水解結(jié)束后，取糖液測定木糖得率和葡萄糖得率，結(jié)果參見表1。

表1不同處理條件下酸解液的木糖得率和葡萄糖得率

實施例2