[發明專利]一種甜高粱莖稈及其汁液的綜合利用方法

有效

• 申請號: 201110215264.5
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN102321679A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 溫志明;唐波
• 申請（專利權）人: 溫志明
• 主分類號: C12P7/16
• 分類號: C12P7/16;C12P7/36;C12P7/10;C12P19/14;C12P21/00;C12R1/145;C12R1/72;C12R1/74;C12R1/645
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧海洋

技術領域

本發明涉及一種甜高粱莖稈及其汁液的綜合利用方法，屬于秸稈資源利用領域。

背景技術

丙酮和丁醇是優良的有機溶劑和重要的基礎化工原料，以丙酮和丁醇為原料可合成一系列化工產品，目前廣泛應用于化工、醫藥等領域，同時丁醇也是極具潛力的新型生物燃料，今后將是替代汽油的最理想的生物燃料。

丙酮丁醇發酵是一項傳統的大宗發酵，曾是僅次于酒精發酵的世界第二大發酵過程。我國從建國初期開始利用玉米粉進行丙酮丁醇發酵的工業化生產，同時形成了穩定的發酵工藝。隨著石油資源的減少和環境問題的日益嚴峻，丙酮丁醇發酵越來越顯示出優越性。但是傳統的發酵法生產丁醇主要以糧食、木薯等淀粉質原料為主，成本較高，約占總成本的60%，而且容易造成糧食資源的緊張。因此，尋找到一種廉價的非糧生物質原料已經迫在眉睫。

甜高粱，是普通高粱的一個變種，以莖稈含有豐富的糖分汁液為特點，是發酵生產生物燃料的高能作物。但是目前對甜高粱的研發力度及綜合利用程度較低，目前集中在利用其莖稈榨汁液生產乙醇或丁醇，甜高粱的其他組分綜合利用率低，生產成本較高，極大地限制了甜高粱產業鏈的延伸發展，迫切需要開發出甜高粱綜合利用技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無廢料和污染物排放、具有良好的社會效益和經濟效益的甜高粱莖稈及其汁液的綜合利用方法。?

為實現上述目的，發明采用的技術方案如下：一種甜高粱莖稈及其汁液的綜合利用方法，包括如下步驟：

（1）、使用榨汁設備將甜高粱秸稈榨汁后將汁液、渣分離，將甜高粱秸稈渣在0.5-3MPa的壓力下，進行汽爆處理5-20min，得到汽爆秸稈和汽爆秸稈液；

（2）、將步驟1得到的汽爆秸稈用水洗，水洗條件是：加水量為1-4倍汽爆秸稈量，溫度55-60℃，時間20-40min，洗出液并入汽爆秸稈液，再將汽爆秸稈液經過80目板框過濾，濾渣并入汽爆秸稈；

（3）、將汽爆后的秸稈進行酶解，酶解條件為：加入纖維素酶，纖維素酶用量為5-10FIU/g秸稈，控制pH4.8，溫度45-55℃，酶解時間20-60h，得到的酶解液與甜高粱汁液混合，將糖含量控制在6%-7%，再用NaOH調至pH6.5-7；再在混合液中添加氮源，氮源的添加比例為:糖含量與蛋白含量之比是15:1-25:1，在121℃下滅菌15-30?min，制得發酵培養基；將菌種接入5-8%的發酵培養基中，厭氧發酵12-24h后制得丙酮丁醇種子液；將按照5-10%的接種量將丙酮丁醇種子液接入發酵培養基，在37-38℃下厭氧發酵70-75h，生產丙酮丁醇，丙酮丁醇發酵結束后進行固液分離，分別獲得發酵液和發酵殘渣；用氣相色譜測定發酵液中的溶劑含量，發酵液蒸餾獲得丁醇、丙酮、乙醇；

（4）、向步驟（3）所得到的丙酮丁醇發酵殘渣接種飼料菌種，發酵生產飼料蛋白，發酵條件為：溫度28-30℃，攪拌轉速90-95r/min，通氣量1：1.5（v/v），發酵48-72h，發酵結束時菌體量（每升發酵液中細胞的重量）為8-10g/L，粗蛋白≥42%；

（5）、將汽爆秸稈液在0.05-0.2Mpa，溫度40-90℃下減壓蒸餾，蒸餾液經過樹脂和活性炭脫色，調pH5-6，按照每克木聚糖加入30-90UI單位活性木聚糖酶的比例加入木聚糖酶，于45-60℃酶解3-8h，升溫至100℃維持5-20min，得到低聚木糖母液；再經真空濃縮操作得到低聚木糖。

進一步的，步驟（1）中所述的榨汁設備為三輥式壓榨機。

進一步的，步驟（3）中所述的氮源為玉米漿、玉米黃漿、玉米黃漿粉、豆粕、豆餅粉、麩皮、米糠、酵母粉、蛋白胨、硫酸銨、氯化銨、碳酸銨、碳酸氫銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中的任何一種或組合物，

步驟（3）中制備丙酮丁醇種子液所用的菌種是下述菌株中任一種或者兩種混合：糖丁酸梭菌、丙酮丁醇梭菌、巴氏芽孢梭菌、三硝基苯甲基硝銨梭菌。

進一步的，步驟（4）中所述的飼料菌種為產朊假絲酵母、熱帶假絲酵母、扣囊擬內孢霉或白地霉之一或組合。

更進一步的，步驟（5）中所述的低聚木糖的聚合度為2-10。