[發明專利]一種生物質ABE發酵糖液的制備方法

有效

• 申請號: 201410484543.5
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104313060A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 趙永杰;唐世芹;楊文斌;徐煥文;費東
• 申請（專利權）人: 北京利晟新能生物科技中心（有限合伙）
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12P7/16;C12P7/36;C12P19/14;C10L5/44
• 代理公司: 北京大成律師事務所 11352
• 代理人: 王衛東

技術領域

本發明涉及生物化工領域，尤其涉及生物質ABE發酵糖液的制備方法。

背景技術

丙酮、丁醇是重要的有機溶劑和化工原料，被廣泛地用于有機合成、塑料、樹脂、油漆、醫藥和國防工業。隨著世界石油資源、煤炭資源的枯竭和環境問題的突顯，丁醇作為新型的可再生生物能源，越來越受到各國的關注，其發展前景和市場潛力巨大。

發酵法生產丙酮、丁醇始于20世紀初，以中國和前蘇聯為主要生產國，原料用含淀粉的農作物為主，如：玉米、大米、山芋干等，也有少數工廠使用糖蜜。使用的菌種根據各自的生產實踐，有所不同，有的以發酵淀粉為主、有的以發酵糖蜜為主。但在微生物分類上均屬于裂殖菌綱、真細菌目、真亞細菌亞目、芽孢桿菌科、梭狀屬的細菌。丙丁菌是有鞭毛、厭氣性的桿狀菌，在生芽孢時會呈紡錘體或鼓槌狀體。能使碳水化合物降解成CO₂、H₂、CH₃(CH₂)₂COOH、CH₃COOH，當酸度升高到一定的峰值后，丙丁菌能分泌一種酶可以將酸還原成丙酮、丁醇、乙醇等中性產物。

后來，隨著石油化工的發展，合成法生產丙酮、丁醇發展迅速，逐步取代了發酵法。丙酮合成大都采用異丙苯法；丁醇的合成多采取羰基合成法、醇醛縮合法。即由丙烯或乙醛出發，混合CO、H₂，在催化劑的作用下，加壓反應合成正丁醇、異丁醇、辛醇的工藝路線。

但在進入21世紀后，隨著世界石油資源、煤炭資源的枯竭和越來越嚴重的環境問題，迫使各國的科學家開始尋找新的能源替代品，而生物質能作為一種可再生，低碳環保的能源被各國科學家看好，生物質乙醇、生物質丁醇、生物柴油等一些產業應運而生，掀起了一場生物質新能源研發、利用高潮。

發酵法生產ABE工藝，目前原料多是以含淀粉質的玉米、大米、山芋干等為主，高溫糊化、液化，淀粉水解成可發酵的葡萄糖，被丙丁菌利用，發酵生成丙酮、丁醇、乙醇等產品。但在耕地日益減少，糧食危機加劇的今天，以谷物為原料生產化工產品的工藝，受到各國政府的限制。而開發以農業廢棄物為原料，加工生產化工產品的工藝，成為未來的發展趨勢。

現有的農業廢棄物利用，也有用于制糖方面的，如：木糖生產、纖維乙醇的生產。但這兩種工藝，目前仍存在很多問題。木糖工藝，只是利用了生物質原料里半纖維部分，而纖維和木素部分沒能很好利用。纖維乙醇工藝，目前多采用汽爆加酶解的工藝，也存在糖分損失大，糖收率低，糖的酒精轉化率低的問題。

本發明所用原料為農業廢棄物玉米芯、玉米秸稈，經過水解、酶解兩步法制糖，生物質中的半纖維、纖維水解成具有還原性單糖和低聚糖，以木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、低聚糖為主，糖的收率超過55％，糖液經過丙丁菌的降解，發酵產生丙酮、丁醇、乙醇(即ABE溶劑)，糖的溶劑得轉化率可達30％以上，基本和淀粉質糖的溶劑轉化率持平，經濟效益顯著。成熟的發酵醪液采取七塔差壓蒸餾，進行分餾和純化，可以生產出質量合格的丙酮、丁醇、乙醇產品。生物質中難以被降解利用的非糖物質木素，在糖分離過程中被截留在渣料里，通過烘干、制粒設備做成燃料棒，可用于采暖和生物質鍋爐的燃料。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的問題，提供一種以農作物廢料為原料，利用水解、酶解法充分降解原料中的纖維和半纖維，制成發酵糖液；剩余的渣料通過烘干、制粒設備，做成燃料棒，用于采暖和生物質鍋爐的燃料。該方法能夠較為徹底的利用農作物廢料，制成生物質ABE發酵糖液，從而生產出可再生的生物能源物質，本發明方法適用于大規模生產生物質ABE糖液，具有良好社會效益和經濟效益。

本發明的一種生物質ABE發酵糖液的制備方法，其特征包括以下步驟：

從農作物廢料中獲取水解糖液和酶解糖液；

將所述水解糖液、酶解糖液、玉米漿和營養鹽進行混合處理，得到發酵糖液。

其中，所述的從農作物廢料中獲取水解糖液包括：

將所述玉米芯和玉米秸稈粉碎后，加入稀酸水，攪拌混合后得生物質溶液；

加熱所述生物質溶液，通過水解罐水解后，得到水解物料；

將所述水解物料進行閃蒸冷卻處理，送至擠干機中分離，再經板框過濾后，得到水解渣料、細小纖維和過濾糖液；

對所述過濾糖液進行脫毒處理，得水解糖液。

特別是，所述玉米芯和玉米秸稈的質量比為6-9:1-4。

其中，所述的將玉米芯和玉米秸稈粉碎包括：