[發(fā)明專利]一種玉米秸稈同步發(fā)酵工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710748491.1
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107312802A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董長穎;麻馨月;王俊玲;薛健;趙雪;張欣;宋忠文
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院
• 主分類號: C12P7/10
• 分類號: C12P7/10;C12P19/14;C12P19/02;C12R1/865
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)能源制備領(lǐng)域，具體涉及一種玉米秸稈同步發(fā)酵工藝。

背景技術(shù)

能源危機(jī)早在幾十年之前就已經(jīng)悄然步入人類的視線之中，伴隨著上世紀(jì)中葉的能源危機(jī)，世界上的能源儲備正在急速下降，為了我們?nèi)祟惖姆毖苌ⅲ鲊荚诳稍偕茉催@一塊投入了相當(dāng)大的精力。因為能源就是人類能持久生活下去的保障。石油資源雖然儲備量很大，但它畢竟是有限的，從石油出口國競相上漲的油價可以看出能源短缺的問題離我們越來越近了。可燃冰和太陽能資源一直是各國科學(xué)家研究的熱點，但到目前為止，開發(fā)難度還是非常大，高額的使用成本也讓很多人望而卻步。最近幾十年間，科學(xué)家已經(jīng)將視線轉(zhuǎn)移到生物質(zhì)能源這一領(lǐng)域，生物質(zhì)能源是眾所周知的清潔能源，很多國家已經(jīng)將生物質(zhì)能源應(yīng)用到汽車和家用領(lǐng)域。生物質(zhì)能源可以以氣液固三種形態(tài)存在，為其廣泛的使用提供了很好的前提。

乙醇是常見的生物質(zhì)能源之一，在當(dāng)今社會起著不可或缺的作用，每年收割季節(jié)的廢棄秸稈往往可以用來進(jìn)行乙醇的生產(chǎn)。乙醇與可燃冰和太陽能一樣是清潔能源，在開發(fā)利用時對環(huán)境污染很小，甚至可以達(dá)到無污染。玉米秸稈發(fā)酵產(chǎn)酒精工藝的進(jìn)展正在如火如荼的探索之中。但是想進(jìn)行商業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)仍然有很多問題，如何提高乙醇的得率和獲得高轉(zhuǎn)化率已經(jīng)是研究的熱點。在我國每年收割季節(jié)之后，廢棄玉米秸稈的處理方式一直都是一個不可避免的問題，在環(huán)境問題越來越重視的今天，世界各國對新能源開發(fā)這一領(lǐng)域都投入了相當(dāng)大的力度。玉米秸稈在農(nóng)戶家通常采用直接集體焚燒或者自然風(fēng)干售賣的方式進(jìn)行處理，這兩種方式都沒有對玉米秸稈進(jìn)行高效的利用。僅我國每年的玉米秸稈產(chǎn)量都達(dá)到上億噸，如果能將這些玉米秸稈進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)酒精，那么每年我國的酒精產(chǎn)量會大幅度上升，由此可見玉米秸稈的研究前景十分廣闊。

中國是能源消耗的大國，也是始終是走在世界前列的產(chǎn)乙醇大國，鑒于我國能源的緊缺，乙醇這種新能源的大力開發(fā)可以解燃眉之急。我國國內(nèi)乙醇的總產(chǎn)量每年可以達(dá)到140萬噸，在所有乙醇工廠生產(chǎn)乙醇的過程中，使用淀粉質(zhì)類和糖蜜類原材料的占相當(dāng)多的比例。隨著我國科學(xué)家在生物質(zhì)能源方面研究的不斷突破，玉米秸稈已經(jīng)被科學(xué)家認(rèn)為是可以低成本大批量生產(chǎn)乙醇的重要材料，隨著生產(chǎn)工藝的不斷擴(kuò)大和改進(jìn)，利用玉米秸稈中的纖維素生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵工藝越來越成熟，國內(nèi)各大高校和科研院所均有卓越性的進(jìn)展。

而玉米秸稈的收割是整個工藝的第一步，這就涉及到玉米秸稈收割時間和存儲方式的一系列問題。農(nóng)作物秸稈種植普遍都具有季節(jié)性，通常都不能一次性利用，如何進(jìn)行存儲和存儲幾個月是一個影響其內(nèi)部纖維素轉(zhuǎn)化率的問題。如果在收獲時間和收獲方式上采用有利于后續(xù)發(fā)酵工藝流程的方式，就又可以在秸稈預(yù)處理和水解步驟上進(jìn)一步優(yōu)化，使得秸稈原材料可以得到更充分的利用。露天下陽光暴曬至秸稈含水量降至最低是農(nóng)村收割季節(jié)后較常見的廢棄秸稈處理方法，農(nóng)村的玉米秸稈通常采用這種簡單的方式，這是由于廢棄秸稈較多，收集起來費(fèi)時費(fèi)力，一般在農(nóng)作物收割后，統(tǒng)一收集起來進(jìn)行曬干，直到玉米秸稈的含水量小于10％。根據(jù)氣候和環(huán)境差異，存儲的時間也由天氣而定。在干存儲的過程中，干物質(zhì)的損失量大約在15％，而且秸稈屬于易燃物品，安全問題也是需要考慮的一環(huán)。濕法青儲是一種不同于干存儲的存儲方式，在廢棄秸稈前處理工藝中是一個較新的方法。具體方法是收集還沒有干旱老化的玉米秸稈，應(yīng)保證秸稈中含水量在50％以上或者更多，將滿足此條件的玉米秸稈收集后密封保存，在存放一定時間后再解封使用。濕存儲是在玉米秸稈廢棄后直接進(jìn)行收集存儲，這可以提高秸稈的收割效率，不必等曬干的時間，同時也增加了原料的均一性，使秸稈中干物質(zhì)的損失降到最低。所以說粒徑，時間和存儲方式都會對玉米秸稈同步發(fā)酵的工藝產(chǎn)生影響，系統(tǒng)的分析不同前處理方式對玉米秸稈發(fā)酵工藝的影響很有必要。

同步糖化發(fā)酵法在以玉米秸稈為原料生產(chǎn)乙醇的工藝流程中表現(xiàn)優(yōu)異，它與以往的發(fā)酵方法不同，此法可以最大程度的降低總反應(yīng)體系中的反饋抑制作用。它讓玉米秸稈的水解和發(fā)酵在同一個體系中進(jìn)行，在這個反應(yīng)體系中，纖維素酶利用玉米秸稈為底物產(chǎn)糖后直接被釀酒酵母發(fā)酵成為乙醇。避免了濃度過高而對反應(yīng)產(chǎn)生的反饋抑制作用和處理分步反應(yīng)時大量副產(chǎn)物的難題。整個工藝流程只有一步，這使得設(shè)備的利用率得到提升，也縮短了整個工藝的反應(yīng)時間，此法從長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益來看是尤為必要的。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種玉米秸稈同步發(fā)酵工藝，利用農(nóng)作物廢棄的秸稈發(fā)酵產(chǎn)酒精，從而獲得了燃料乙醇，也同時增加了社會的效益，解決了秸稈焚燒污染環(huán)境的問題，且通過工藝參數(shù)的優(yōu)化，大大提高了乙醇的得率。