[發(fā)明專利]一種利用微生物發(fā)酵生物質(zhì)生產(chǎn)酒精工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310301967.9
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103436586A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張成如
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南開發(fā)區(qū)星火科學(xué)技術(shù)研究院
• 主分類號: C12P39/00
• 分類號: C12P39/00;C12P7/10;C12R1/125;C12R1/885;C12R1/685;C12R1/69;C12R1/845;C12R1/72;C12R1/10;C12R1/865
• 代理公司: 濟南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 宋玉霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)酵生產(chǎn)酒精技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用微生物發(fā)酵生物質(zhì)(秸稈、稻桿等農(nóng)業(yè)廢棄物)生產(chǎn)酒精工藝。?

背景技術(shù)

目前世界上能源短缺問題日益嚴重。我國每年要從國外進口大量原油及能源制品，與此同時，每年有大量的各種農(nóng)業(yè)廢棄物，包括稻草、麥秸、玉米秸、豆秸、高粱秸稈等，其中90%沒有得到利用。這些秸桿作為原料制成燃料乙醇是一項變廢為寶的事業(yè)。

目前中國的汽油消費量平均每年以6%的速度遞增。2006年，中國的生物燃料乙醇產(chǎn)量132萬元噸。但全部是以糧食為原料生產(chǎn)的。由此導(dǎo)致了嚴重的與農(nóng)業(yè)爭糧、爭地問題。燃料酒精是目前急待深入研究開發(fā)的產(chǎn)品。發(fā)展燃料酒精不但可以消耗農(nóng)業(yè)廢棄物等生物質(zhì)原料，促進農(nóng)業(yè)種植業(yè)的持續(xù)發(fā)展，還可以作為清潔燃料替代汽油或作為汽油添加劑，減輕汽車尾氣的污染，保護環(huán)境。同時，也可緩解原油的進口壓力。

但目前制約生物質(zhì)發(fā)酵燃料乙醇的主要因素：一是成本問題。現(xiàn)有技術(shù)的生物質(zhì)發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇產(chǎn)率低，產(chǎn)出的乙醇成本高于其他傳統(tǒng)方法。二是目前國內(nèi)還沒有規(guī)模化、工業(yè)化的生產(chǎn)技術(shù)。現(xiàn)有的技術(shù)都只能在試驗室生產(chǎn)。導(dǎo)致成本高的最根本的有以下幾點：一是原料處理上只能采用高溫爆破的方式，能源消耗高。二是要耗費大量昂貴的酶制劑。三是由于原料受到雜菌污染，導(dǎo)致利用率低。四是菌種單一，發(fā)酵周期長，產(chǎn)率低。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種利用微生物發(fā)酵生物質(zhì)生產(chǎn)酒精工藝。該工藝采用各種農(nóng)業(yè)廢棄物做發(fā)酵原料，采用多種微生物混合發(fā)酵，原料利用率高，酒精產(chǎn)率高，發(fā)酵周期短，成本低，降低了能源消耗，適合工業(yè)應(yīng)用。

本發(fā)明的一種利用微生物發(fā)酵生物質(zhì)生產(chǎn)酒精工藝技術(shù)方案為，工藝步驟包括：

第一步，將生物質(zhì)粉碎，生物質(zhì)加水后，通入高溫蒸汽進行處理；

第二步，將第一步處理過的生物質(zhì)粉碎，添加質(zhì)量分數(shù)為3-5%的纖維素處理劑在34-38℃的厭氧條件下，放置3-7天；

第三步，發(fā)酵菌液的制備：將釀酒酵母進行活化，并擴大培養(yǎng)，再將釀酒酵母和纖維素處理劑混合均勻成發(fā)酵菌液；

第四步，將第二步處理后的生物質(zhì)粉碎成顆粒，加入發(fā)酵菌液和水，溫度保持在34-38℃，發(fā)酵12-36小時；

第五步，分離提取酒精。

所述的生物質(zhì)包括稻草、麥秸、玉米秸、豆秸、高粱秸稈。

第一步中，生物質(zhì)與水的質(zhì)量比1:1?～1：5。

第二步中所述的纖維素處理劑包括枯草芽孢桿菌、里氏木霉、木素木霉、綠色木霉、黑曲霉、米曲霉、根霉、產(chǎn)朊假絲酵母和地衣芽孢桿菌的混合菌種，以及硫酸鎂、氯化鈣和蔗糖。

第二步中所述的纖維素處理劑制備步驟為：先將各菌種進行活化、擴大培養(yǎng)，再按照重量分數(shù)配比：枯草芽孢桿菌0.5-1.5份、里氏木霉0.5-1份、木素木霉0.5-1份、綠色木霉0.7-1份、黑曲霉0.5-1份、米曲霉0.5-1份、根霉0.5-1份、產(chǎn)朊假絲酵母1.5-3.6份和地衣芽孢桿菌0.5-1.5份，與硫酸鎂0.5-1.2份、氯化鈣0.5-1.2份和蔗糖1-2份，混合均勻。

第三步中，將釀酒酵母1-3重量份，纖維素處理劑0.9-1.5重量份混合均勻成發(fā)酵菌液。

第四步中，生物質(zhì)粉碎成80-200目的顆粒。

第四步中，按照0.1-3%的重量比將發(fā)酵菌液加入發(fā)酵菌液，同時再加入10-15倍重量份的水。

本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供一種利用微生物發(fā)酵生物質(zhì)(秸稈、稻桿等農(nóng)業(yè)廢棄物)生產(chǎn)酒精工藝。首先采用纖維素處理劑進行處理，本發(fā)明中的纖維素處理劑能夠充分快速地處理生物質(zhì)原料，縮短發(fā)酵時間；其次將纖維素處理劑與釀酒酵母進行混合后進行發(fā)酵生產(chǎn)，在發(fā)酵過程中不使用單一酶制劑，節(jié)約了大量的能源和昂貴的酶制劑成本，而且在原料處理和發(fā)酵階段，各種有效菌的協(xié)同作用，同時也抑制了有害細菌的生長，提高原料的利用率，因而大大降低了生產(chǎn)酒精的成本。

具體實施方式：

為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。

以下實施例中各菌種的活化使用YPD培養(yǎng)基或PDA培養(yǎng)基。擴大培養(yǎng)采用麥芽汁液體培養(yǎng)基。

實施例１

第一步，將生物質(zhì)（40%重量份的麥秸、40%重量份的玉米秸、20%重量份的稻草）粉碎，按照生物質(zhì)與水的質(zhì)量比1：4的比例加水后，通入110～121℃的高溫蒸汽處理40min。