[發(fā)明專利]一種用磷酸鈉預(yù)處理甘蔗渣制備乙醇燃料的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010739368.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN111763695A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉澤寰;林蔣海;張立承;龔映雪;李曉珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P7/10
• 分類號(hào): C12P7/10;C12P19/14;C12R1/865
• 代理公司: 廣州潤(rùn)禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44446
• 代理人: 鄭永泉

本發(fā)明涉及生物工程技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用磷酸鈉預(yù)處理甘蔗渣制備乙醇燃料的方法，包括如下步驟：將甘蔗渣風(fēng)干后進(jìn)行粉碎，篩選密封干燥保存；將處理好的甘蔗渣放入預(yù)處理溶液中進(jìn)行預(yù)處理；預(yù)處理完成的甘蔗渣加入纖維素酶進(jìn)行酶解；將酶解完成的甘蔗渣進(jìn)行分步或同步糖化發(fā)酵；所述預(yù)處理溶液為磷酸鈉溶液；本發(fā)明采用磷酸鈉作為預(yù)處理溶液，預(yù)處理過程時(shí)間短，木質(zhì)素去除率高，酶解效率也得到提升，有利于提高乙醇得率，且在乙醇發(fā)酵過程中耗時(shí)也更短。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用磷酸鈉預(yù)處理甘蔗渣制備乙醇燃料的方法。

背景技術(shù)

近年來，由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，出現(xiàn)了化石燃料的供應(yīng)緊缺、生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。不可再生資源化石燃料日漸枯竭，而且化石燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生一系列危害人類健康和造成環(huán)境污染的氣體和顆粒物，例如CO₂、CO、NO₂、SO₂、碳粒和粉塵等。這一現(xiàn)象引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，使得世界各國(guó)學(xué)者開始尋找可以替代化石燃料的綠色可再生物質(zhì)^[3]。特別是我國(guó)，人口數(shù)量持續(xù)增加和人民生活水平全面提高，國(guó)內(nèi)的能源很可能將會(huì)面臨供應(yīng)不足的問題，使得我國(guó)對(duì)能源的需求更加迫切。

木質(zhì)纖維素等可再生生物質(zhì)生產(chǎn)的新型生物燃料，即第二代生物乙醇燃料。植物生物量是地球上最豐富和未充分利用的生物資源之一，是最有希望的燃料和生物質(zhì)原料。植物生物質(zhì)雖然可以簡(jiǎn)單地燃燒以產(chǎn)生熱量和電能，但是使用植物生物質(zhì)生產(chǎn)液體生物燃料具有巨大的潛力，第二代生物燃料的生產(chǎn)不僅能顯著減少化石燃料的燃燒和二氧化碳的產(chǎn)生，并且不與糧食作物競(jìng)爭(zhēng)，由植物生物質(zhì)生產(chǎn)的生物燃料和生物產(chǎn)品還將減輕全球變暖。但是，目前此類燃料的生產(chǎn)在實(shí)現(xiàn)其潛力之前，還有許多障礙需要克服。為了克服結(jié)構(gòu)上的障礙并增強(qiáng)酶和微生物的可及性，預(yù)處理是必不可少的步驟，對(duì)整個(gè)生物轉(zhuǎn)化過程中的其他所有操作都具有普遍影響。當(dāng)?shù)诙锶剂系纳a(chǎn)商業(yè)性化時(shí)，第二代生物燃料的成本可能與標(biāo)準(zhǔn)汽油，柴油相提并論，并且將是生產(chǎn)可再生低碳能源最具經(jīng)濟(jì)效益的途徑。

我國(guó)的甘蔗資源十分豐富，是僅次于巴西和印度的世界第三大甘蔗種植國(guó)家。甘蔗是我國(guó)制糖產(chǎn)業(yè)主要的糖類原料，甘蔗渣則是甘蔗提取蔗汁后剩下的主要固體殘?jiān)鼜U棄物，這部分廢棄物約占總量的24-28％，是一種典型廉價(jià)的可再生生物質(zhì)。

中國(guó)專利“一種以甘蔗渣為原料同步發(fā)酵生產(chǎn)乙醇和丁二酸的方法與應(yīng)用”公開了一種以甘蔗渣為原料同步發(fā)酵生產(chǎn)乙醇和丁二酸的方法與應(yīng)用。本發(fā)明是將甘蔗渣通過過硫酸氫鉀聯(lián)合脫乙酰化預(yù)處理，將其作為酵母菌發(fā)酵乙醇和丁二酸的碳源，添加在發(fā)酵培養(yǎng)基中，發(fā)酵培養(yǎng)基還含纖維素酶，發(fā)酵生產(chǎn)得到乙醇和丁二酸。本發(fā)明以甘蔗渣為原料，首次采用過硫酸氫鉀聯(lián)合脫乙酰化預(yù)處理甘蔗渣，高度有效，去除木質(zhì)素和乙酰基的同時(shí)可保留住綜纖維素，采用高底物結(jié)合低酶使用量的方式，顯著降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)乙醇和丁二酸的同步生產(chǎn)，提高了底物利用率和生產(chǎn)效率，對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有積極的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

但上述發(fā)明在預(yù)處理過程需要采用過硫酸氫鉀聯(lián)合乙酰化預(yù)處理，還要在強(qiáng)堿條件下預(yù)處理，且預(yù)處理時(shí)間長(zhǎng)，在后續(xù)發(fā)酵時(shí)耗時(shí)也長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷(不足)，提供一種用磷酸鈉預(yù)處理甘蔗渣制備乙醇燃料的方法，用于解決預(yù)處理過程復(fù)雜、預(yù)處理及發(fā)酵時(shí)間長(zhǎng)的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，一種用磷酸鈉預(yù)處理甘蔗渣制備乙醇燃料的方法，包括如下步驟：

A.將甘蔗渣風(fēng)干后進(jìn)行粉碎，篩選密封干燥保存；

B.將步驟A處理好的甘蔗渣放入預(yù)處理溶液中進(jìn)行預(yù)處理；

C.預(yù)處理完成的甘蔗渣加入纖維素酶進(jìn)行酶解；

D.將酶解完成的甘蔗渣進(jìn)行分步或同步糖化發(fā)酵；

所述預(yù)處理溶液為磷酸鈉溶液。