[發(fā)明專利]一種變溫發(fā)酵制取乙醇的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210314546.5
• 申請(qǐng)日: 2012-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103146764A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 勇強(qiáng);余世袁;儲(chǔ)秋露;馬斌;徐勇;朱均均;李鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P7/10
• 分類號(hào): C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 邱興天

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于利用植物纖維原料制備生物乙醇技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變溫發(fā)酵制取乙醇的方法。

背景技術(shù)

乙醇，俗稱酒精，是一種重要的化學(xué)品。乙醇廣泛應(yīng)用于化工、能源、飲料、食品、輕工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。乙醇的生產(chǎn)方法主要包括化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法，其中以微生物發(fā)酵法為主。微生物發(fā)酵法制取乙醇的原料主要包括三類：淀粉質(zhì)原料、糖質(zhì)原料和植物纖維原料。目前，大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)乙醇主要以淀粉質(zhì)、糖質(zhì)為原料，其工藝已經(jīng)較為成熟，而以植物纖維原料制取乙醇的技術(shù)尚處于研究階段。

隨著人類工業(yè)文明進(jìn)步的加快和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類社會(huì)對(duì)以石油為代表的化石資源的過(guò)度開(kāi)采和使用使人類社會(huì)不可避免地面臨資源危機(jī)、能源危機(jī)和環(huán)境污染等問(wèn)題，其中近年來(lái)能源短缺問(wèn)題尤為突出。人類社會(huì)急需尋找清潔、可再生的替代能源，其中來(lái)源于生物質(zhì)材料（包括淀粉質(zhì)、糖質(zhì)和植物纖維原料）的生物乙醇是良好的汽油替代品。盡管以淀粉質(zhì)、糖質(zhì)等糧食為原料生產(chǎn)乙醇的技術(shù)體系已經(jīng)較為成熟，但從全球范圍看，人類社會(huì)糧食生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻，糧食基乙醇的生產(chǎn)不能滿足迅猛發(fā)展的汽車工業(yè)對(duì)乙醇的大量需求。而地球上有豐富的植物纖維資源，以可再生的植物纖維資源生產(chǎn)乙醇作為汽車燃料，不僅可以達(dá)到節(jié)糧代糧的目的，而且可以實(shí)現(xiàn)資源的永續(xù)利用，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

植物纖維原料生物法制取乙醇的關(guān)鍵技術(shù)主要包括原料預(yù)處理、纖維素酶制備、纖維素水解、糖液發(fā)酵4個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其中纖維素水解、發(fā)酵工藝是影響乙醇生產(chǎn)成本的關(guān)鍵因素之一。從降低乙醇生產(chǎn)成本的角度出發(fā)，植物纖維原料制取乙醇對(duì)水解、發(fā)酵工藝的要求除了有較高的纖維素水解得率和較高的乙醇發(fā)酵糖利用率和乙醇得率外，還要求在生產(chǎn)過(guò)程中噸乙醇消耗的水、能耗盡可能低。

目前研究較多的纖維素水解、發(fā)酵技術(shù)主要包括以下三種：

1、低底物濃度纖維素水解、清液乙醇發(fā)酵。該法是國(guó)內(nèi)外目前研究較多的方法之一。具體過(guò)程為：預(yù)處理的植物纖維原料在較低的底物濃度下水解，一般在底物濃度10-15%（固液比1:10-1:6.67）之間，水解結(jié)束后固液分離，并用一定量的水將固液分離后固體酶解渣中的糖分洗出，與前面糖液合并后直接發(fā)酵或濃縮到一定糖濃度后發(fā)酵成乙醇。該法的理由是：纖維素酶是一種屬于反饋抑制的水解酶類，在纖維素水解過(guò)程中纖維素酶活性受到纖維素水解產(chǎn)物葡萄糖的反饋抑制，因此，高底物濃度導(dǎo)致的水解糖液中高糖濃度對(duì)纖維素酶的活性產(chǎn)生較高的抑制作用，降低了纖維素酶水解得率。所以在較低底物濃度下水解有利于提高水解得率。但該法存在以下缺點(diǎn)：（1）水解結(jié)束固液分離后仍有一部分糖分存留于酶解渣中，需耗用大量水來(lái)洗滌，同時(shí)洗滌后糖液與前面固液分離得到的糖液合并后糖液濃度降低，如果不濃縮直接清液發(fā)酵得到的發(fā)酵醪液中乙醇濃度較低，從而使后續(xù)的乙醇蒸餾消耗大量的蒸汽；如果合并后糖液濃縮后發(fā)酵，因?yàn)橄礈祛~外增加的水分的濃縮又消耗大量的蒸汽。（2）纖維素酶水解結(jié)束后采用固液分離、洗滌的工藝不可能將酶水解渣中糖分完全洗出，導(dǎo)致一部分的糖分的損失。