[發明專利]一種采用含纖維素原料制備乙醇的方法

有效

• 申請號: 201210434463.X
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN103789354A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 魏擁輝;李春玲;劉文信;孫長征;吳楊;宋思琦;任玲;沈乃東
• 申請（專利權）人: 中糧營養健康研究院有限公司;中糧生化能源（肇東）有限公司;中糧集團有限公司
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12P39/00;C12R1/865;C12R1/84
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王鳳桐;周建秋

技術領域

本發明涉及一種采用含纖維素原料制備乙醇的方法。

背景技術

現有技術的由含纖維素原料，如秸稈制備乙醇的方法主要包括三個步驟：1、含纖維素原料的預處理，2、纖維素的酶解，3、糖的發酵制乙醇。

經過預處理后的含纖維素原料中的纖維素裸露出來，在與纖維素酶混合后被纖維素酶水解的反應通常稱為酶解反應，又可以稱為糖化反應，酶解的主要產物是單糖。纖維素在纖維素酶的作用下能夠轉化成葡萄糖，半纖維素在半纖維素酶的作用下能夠轉化成木糖等單糖，葡萄糖和木糖都可以用于發酵生產乙醇，比如釀酒酵母可以發酵葡萄糖制備乙醇，樹干畢赤酵母可以發酵木糖制備乙醇。纖維素的非結晶結構是很容易被打破的，它可以完全降解成葡萄糖，然后由葡萄糖發酵成乙醇。

在傳統的采用含纖維素原料制備乙醇的方法中，酶解步驟通常采用間歇式操作，即將含纖維素原料和酶全部加入到一個酶解罐中并混合均勻，在適當的酶解條件下維持至酶解終點，得到酶解產物。所述傳統的間歇式酶解方法的能耗較高，酶的作用效率低，酶解周期長，且設備利用率低，因此會導致采用現有的含纖維素原料制備乙醇得到的乙醇產率較低。

發明內容

本發明的目的是克服現有的采用含纖維素原料制備乙醇的方法制備得到的乙醇產率較低的缺陷，提供一種乙醇產率較高的采用含纖維素原料制備乙醇的方法。

本發明的發明人發現，現有技術的采用含纖維素原料制備燃料乙醇的方法中，含纖維素原料，如秸稈原料通常是以液漿的形式存在，在將漿液狀的全部秸稈原料直接與酶混合時，會使酶濃度降低，使酶活力下降。再者，將經過預處理的秸稈與酶混合酶解的方法通常為將破碎的秸稈顆粒一次全部加入到酶與水的混合液中與酶液混合，進行酶解糖化反應，或者，先將所用反應物料——經預處理的秸稈顆粒于反應罐中與水混合，然后在酶解溫度下，將酶直接加入到反應罐中反應。盡管上述混合是在攪拌條件下進行的，但是秸稈顆粒仍然不容易與酶混合均勻。因為，經過預處理后的秸稈粒度變小，顆粒以及碎屑狀的秸稈顆粒很容易互相粘連和團聚，因此一次將全部秸稈完全與酶混合，僅有部分秸稈能與酶充分接觸，但是由于秸稈之間的粘連和團聚也會有部分秸稈不能充分與酶接觸，即使在攪拌下，也不能完全將秸稈打散，從而導致酶的利用率較低。因此，酶解后纖維素轉化為糖的轉化率低，且酶解周期較長，導致糖發酵得到的乙醇的產率較低。

為了實現上述目的，本發明提供了一種采用含纖維素原料制備乙醇的方法，該方法包括在水的存在下，將含纖維素原料與酶混合，將含纖維素原料酶解，得到酶解產物，并發酵該酶解產物，其中，所述酶解分多階段進行，所述多階段包括連續進行的主酶解階段以及主酶解階段以后的間歇酶解階段，在主酶解階段中，向酶解罐中連續加入含纖維素原料以及酶，含纖維素原料的加入量以及酶的加入量使得經過該主酶解階段得到的酶解產物中的單糖含量為50-100g/L，并使經過該主酶解階段得到的酶解產物分別連續流入后續階段的酶解罐中進行間歇酶解，直至后續階段的各個酶解罐的酶解終點的酶解產物中單糖的含量為大于或等于105g/L。

本發明的方法通過采用連續酶解與間歇酶解相結合的方式，使含纖維素原料能與酶混合均勻并充分接觸，并且在反應過程中，酶的濃度一直保持在較高的水平，因此，含纖維素原料能與酶充分反應，從而有效地提高了原料的糖轉化率，因此大大提高了乙醇的產率。例如，在其它的蒸汽爆破條件都相同的情況下，實施例1的乙醇產率達18.65%，酶解周期僅為64小時；而對比例1的乙醇產率僅為17.16%，酶解周期高達88小時，乙醇產率提高幅度達8.7%，酶解周期縮短20小時以上，并同時提高的設備利用率并降低了綜合能耗。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。