[发明专利]一种利用植物纤维制取燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料乙醇的制取方法，具体地说是指一种利用植物纤维制取燃料乙醇的方法。

背景技术

乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90％的普通汽油与10％的燃料乙醇调和而成，它不影响汽车的行驶性能，而且还可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点，符合中国能源替代战略和可再生能源发展方向，技术上成熟安全可靠，在中国完全适用，具有较好的经济效益和社会效益，成为普通汽油与柴油的替代品。

利用植物纤维加工燃料乙醇的基本原理是将植物纤维降解成葡萄糖，再制取燃料乙醇。纤维素是一种高分子聚合物，并具有一定的结晶度，其聚合度和结晶度越高，降解也越困难。一般未经预处理的植物纤维的酶解率仅为20％左右，因此利用植物纤维制取燃料乙醇的工艺中一般都存在对植物原料进行预处理的工序。

目前植物原料预处理的方法大致有物理法、化学法、生物法三大类：物理法主要是用粉碎、高能辐射、蒸汽爆破等方法降低纤维素的结晶度，提高其酶解的敏感性：化学法主要是用酸、碱、有机溶剂等除去半纤维素、木质素，从而提高其酶解率；生物法则是利用一些微生物降解木质素提高其酶解的敏感性，但因微生物发酵的周期长，效率低，难以工业生产。以上预处理方法存在能耗高、效率低或者环境污染严重等问题，都不是理想的对植物纤维原料进行与处理的方法。

另外，目前市场上销售的纤维素酶或者因活性低，导致在纤维素酶解的过程中纤维素酶的添加量大，导致成本高；或者虽然纤维素酶的活性高，但因其制造工艺、原料选取等因素导致纤维素成品的价格高。

以上种种因素，导致利用植物纤维降解成葡萄糖制取燃料乙醇的成本较采用大米、玉米等农作物产品制取乙醇的成本高，使其缺乏市场竞争力，制约了纤维素转化乙醇产业的发展。

发明内容

本发明提供一种利用植物纤维制取燃料乙醇的方法，其主要目的在于克服现有利用植物纤维加工燃料乙醇的过程中纤维素降解困难而导致的成本高、效率低及造成环境污染等问题。

本发明采用如下技术方案：一种利用植物纤维制取燃料乙醇的方法，包括：1)选取富含纤维素、木聚糖和阿拉伯聚糖的植物为原料，并控制原料中的木聚糖、阿拉伯聚糖的含量之和与纤维素的含量的比值大于或等于0.5；2)将上述原料混合均匀，并蒸煮3-5小时，然后摊开冷却至50-60℃；3)向上述原料中加入每克原料4-8单位纤维素酶，搅拌1-2小时使其糖化，并冷却至28-32℃；5)加入酒母搅拌，密封发酵3-5天得到成熟的酒醪；6)将酒醪加热，对产生的乙醇水蒸汽混合气进行脱水处理，得到燃料乙醇。

前述一种利用植物纤维制取燃料乙醇的方法，其原料包括以下重量比的各组分：含水率25％的水浮莲50-60％、芦苇10％、稻草10％和玉米棒20-40％。

将所述步骤5)中产生的酒糟进行过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣和滤液按1：9-10的重量比配制成培养基，加入占培养基重量比为0.5％的硫酸铵，用磷酸调节PH值至5-6，经灭菌后接种木霉菌，在28-32℃下通风培养4-5天，得到纤维素酶剂，并将此纤维素酶剂回用于所述步骤3)。

另外，也可将所述步骤5)中产生的酒糟进行过滤，得到滤液和滤渣，将滤渣与含水率为25％的水浮莲按1：4-6的重量比配制成培养基，加入占培养基重量比为1-1.5％的硫酸铵，用磷酸调节PH值至5-6，经灭菌后接种木霉菌，在相对湿度80-100％、温度28-32℃下培养4-5天得到固体纤维素酶，并将此纤维素酶剂回用于所述步骤3)。

前述一种利用植物纤维制取燃料乙醇的方法，所述步骤4)中发酵过程产生的二氧化碳经洗涤净化处理得到食品级的二氧化碳。