[發明專利]一種免脫毒處理的纖維素乙醇生產方法

在審

• 申請號: 201310070462.6
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN104031946A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 高蘇杰;吳毅;趙鵬翔;趙承宇;趙正凱
• 申請（專利權）人: 國網新源控股有限公司北京非糧醇電聯產技術研發中心;國家電網公司
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12R1/865
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李帆

技術領域

本發明屬于生物質能源技術領域，具體涉及一種免脫毒處理的纖維素乙醇生產方法。?

背景技術

纖維素乙醇屬于生物質能的一種，是清潔可再生能源，具有污染小，容易運輸和貯藏的特點，是可以替代石油的一種新燃料。木質纖維素是生產纖維素乙醇的原料，其在地球上含量大，分布廣，可再生。因此，以木質纖維素生產燃料乙醇逐漸成為研究的熱點。?

木質纖維素主要由纖維素、半纖維素以及木質素構成。這三種主要成分并不是自成一系、單獨分開的，而是通過基團間的化學作用力相互結合在一起的，纖維素被木質素與半纖維素包裹在內部，從而阻礙了纖維素的水解糖化。木質纖維素的結構特點決定了其必須經過預處理來改變其完整有序的物理結構，從而達到提高纖維素水解性的目的。蒸汽爆破法（STEX）是當下最常用的預處理方法之一，該法通過高壓水蒸汽的瞬間釋放從內部破壞木質纖維素的物理結構，使纖維素暴露出來。同時，水在高溫下作為酸性催化劑會使部分纖維素和半纖維素水解為單糖。但由于一定溫度下水能提供的H⁺有限，通常需要較高的汽爆溫度（210℃以上），而葡萄糖、木糖等單糖在高溫下會進一步分解為羥甲基糠醛、糠醛、乙酸和甲酸等副產物，一方面，由于單糖的大量分解，降低了原料的利用率；另一方面，生成的副產物會對之后的乙醇發酵產生強烈的抑制作用。因此，在進行乙醇發酵前需要對其進行脫毒處理。?

脫毒方法包括生物法、物理及化學法等，或者將上述不同措施組合使用。Mussatto等^[1]用只能利用乙酸生長的釀酒酵母突變株處理水解液，使其中的乙酸濃度由6.8g/L降低至0.4g/L。物理方法有真空干燥濃縮、?蒸煮、離子交換吸附及溶劑萃取等,真空濃縮及蒸煮可以使揮發性抑制物大量減少,離子交換及溶劑萃取可有效降低乙酸、呋喃醛及酚類化合物含量^[2-3];化學方法包括利用各種堿(例如NH₄OH、NaOH、Ca(OH)₂等)及過量石灰法等對水解液處理,其中NH₄OH能有效去除呋喃醛類物質,過量石灰處理可以有效提高水解液中單糖利用率^[2-3]。另外,水洗預處理原料也是一種簡單的脫毒過程。將兩種或多種方法聯合使用可以達到更好的脫毒效果。但是,脫毒步驟無疑使纖維素乙醇生產工藝更加復雜，并且脫毒過程中往往會加入化學試劑或其它高能耗操作，增加了乙醇生產周期和生產成本。?

本發明的目的是為了簡化纖維素乙醇生產工藝，解決羥甲基糠醛、糠醛抑制乙醇發酵的問題，實現木質纖維素原料的最大化利用。?

發明內容

本發明提供一種免脫毒處理的纖維素乙醇生產方法，包括以下步驟：預浸漬步驟，蒸汽爆破預處理步驟，同步糖化發酵步驟，其特征在于，在同步糖化發酵步驟中用到的菌種是經馴化培養的菌種，所述的馴化培養是將菌種在經蒸汽爆破預處理后的水解液中馴化培養；?

優選地，該方法的原料為秸稈（例如玉米秸稈、稻草秸稈、麥秸稈、高粱秸稈、大豆秸稈、棉花秸稈等）；?

優選地，所述的菌種為釀酒酵母；?

優選地，所述的水解液中含有選自糠醛、羥甲基糠醛和乙酸中的一種或多種發酵抑制劑；進一步優選地，水解液中含有2～2.5g/L（例如2.2g/L）的糠醛、0.2～0.5g/L（例如0.3g/L）的羥甲基糠醛和6～8g/L（例如7.6g/L）的乙酸；更進一步優選地，所述的水解液中還含有葡萄糖、(NH₄)₂SO₄、KH₂PO₄及MgSO₄；更優選地，所述的水解液中還含有60～75g/L（例如68.0g/L）葡萄糖、8～13g/L（例如11.3g/L）的(NH₄)₂SO₄、4～6g/L（例如5.3g/L）的KH₂PO₄及0.8～1.5g/L（例如1.1g/L）的MgSO₄；?

優選地，所述的馴化培養的溫度為25～35℃，進一步優選的馴化培?養溫度為28～32℃，更優選的馴化培養溫度為30℃；?

優選地，所述的馴化培養的時間為16～24h；?

優選地，所述的馴化培養的pH值為4～6，進一步優選的pH值為5。?