[發(fā)明專利]利用玉米秸稈為主要原料發(fā)酵生產(chǎn)生物丁醇和生物乙醇的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810605666.8
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108588166B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮國青;應(yīng)鵬歡;方彥;鐘銀珊;應(yīng)建航
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州富陽佳暢機(jī)械有限公司
• 主分類號: C12P39/00
• 分類號: C12P39/00;C12P7/10;C12P7/16;C12R1/685;C12R1/885;C12R1/145;C12R1/645
• 代理公司: 深圳至誠化育知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44728
• 代理人: 劉英

本發(fā)明屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，公開了利用玉米秸稈為主要原料發(fā)酵生產(chǎn)生物丁醇和生物乙醇的方法，其包括如下步驟：步驟1）處理秸稈，步驟2）制備發(fā)酵培養(yǎng)基，步驟3）產(chǎn)醇。本發(fā)明原料成本低廉，產(chǎn)醇效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用玉米秸稈為主要原料發(fā)酵生產(chǎn)生物丁醇和生物乙醇的方法。

背景技術(shù)

丁醇是無色液體，有酒味，與乙醇、乙醚及其他多種有機(jī)溶劑混溶，蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.45-11.25（體積）。主要用于制造鄰苯二甲酸、脂肪族二元酸及磷酸的正丁酯類增塑劑，它們廣泛用于各種塑料和橡膠制品中，也是有機(jī)合成中制丁醛、丁酸、丁胺和乳酸丁酯等的原料。生物丁醇是與生物乙醇相似的生物燃料。其原料和生產(chǎn)工藝與生物乙醇相似，但生物丁醇的蒸汽壓力低，與汽油混合時(shí)對雜質(zhì)水的寬容度大，而且腐蝕性較小，與現(xiàn)有的生物燃料相比，能夠與汽油達(dá)到更高的混合比，而無需對車輛進(jìn)行改造。

丁醇可采用與乙醇相似的發(fā)酵流程制取。不過，與乙醇相比，丁醇生產(chǎn)的成本要高得多，也就是說，生產(chǎn)丁醇需用較大的蒸發(fā)、加熱、冷卻等設(shè)施，投資費(fèi)用較高。因此，實(shí)現(xiàn)生物丁醇商業(yè)化的關(guān)鍵是提高原料加工成丁醇的轉(zhuǎn)化率，加快轉(zhuǎn)化過程。這取決于高效生物催化劑的開發(fā)和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化。同乙醇一樣，生物丁醇傳統(tǒng)生產(chǎn)方法也會(huì)消耗大量農(nóng)產(chǎn)品，為此，正在研究利用多種生物基廢料生產(chǎn)丁醇的新技術(shù)，解決與人爭糧的問題。傳統(tǒng)的生物丁醇的制備方法是以玉米、麥類、大豆等谷物糧食為原料通過發(fā)酵制備而成的。但以糧食為原料生產(chǎn)生物燃料不僅不能滿足社會(huì)需求，而且會(huì)危及糧食安全。有研究人員指出，即使美國種植的所有玉米和大豆都用于生產(chǎn)生物能源，也只能分別滿足美國社會(huì)汽油需求的12％和柴油需求的6％。而玉米和大豆首先要滿足糧食、飼料和其他經(jīng)濟(jì)需求，不可能都用來生產(chǎn)生物燃料。專家表示，以非糧作物為原材料生產(chǎn)生物丁醇是未來發(fā)展的方向，將來能源行業(yè)可望使用作物纖維素，如谷物秸稈來生產(chǎn)生物丁醇。目前，生物丁醇產(chǎn)業(yè)還處于初級階段。近年來，由于石油價(jià)格不斷攀升，不少有戰(zhàn)略眼光的企業(yè)參與了生物丁醇的研究。

生物乙醇是指通過微生物的發(fā)酵將各種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料酒精。它可以單獨(dú)或與汽油混配制成乙醇汽油作為汽車燃料。目前的工業(yè)化生產(chǎn)的燃料乙醇絕大多數(shù)是以糧食作物為原料的，從長遠(yuǎn)來看具有規(guī)模限制和不可持續(xù)性。以木質(zhì)纖維素為原料的第二代生物燃料乙醇是決定未來大規(guī)模替代石油的關(guān)鍵。

中國專利“CN102796692A”公開了一種對丙酮丁醇梭菌進(jìn)行基因改造，能夠更高效地利用木糖和阿拉伯糖，更高濃度的丁醇、乙醇以及丙酮等溶劑。中國專利“CN103409470A”公開了采用先接種丙酮丁醇梭菌后接種酵母菌，混合發(fā)酵生產(chǎn)丁醇、乙醇以及丙酮的方法。

玉米秸稈屬于農(nóng)業(yè)廢棄，大多被隨意丟棄或者焚燒，但是焚燒會(huì)造成環(huán)境污染，已經(jīng)被國家明令禁止，目前，很多企業(yè)在研究玉米秸稈的利用方法。由于原玉米秸稈中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素致密復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，纖維素較難被酶水解成單糖，如何對玉米秸稈進(jìn)行處理以利于菌株發(fā)酵生產(chǎn)乙醇是我們研究的方向。利用木質(zhì)纖維素等生物質(zhì)發(fā)酵丁醇已成為當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。選擇產(chǎn)醇菌進(jìn)行改進(jìn)和配伍，以提高醇產(chǎn)率是一個(gè)突破口。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中秸稈利用困難、生物發(fā)酵產(chǎn)醇成本高以及效率低的缺陷，提供了利用玉米秸稈為主要原料發(fā)酵生產(chǎn)生物丁醇和生物乙醇的方法。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

利用玉米秸稈為主要原料發(fā)酵生產(chǎn)生物丁醇和生物乙醇的方法，其包括如下步驟：步驟1）處理秸稈，步驟2）制備發(fā)酵培養(yǎng)基，步驟3）產(chǎn)醇。

進(jìn)一步地，所述方法包括如下步驟：