[发明专利]利用甜高粱秸秆及其籽粒制取乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产乙醇的方法，尤其是涉及一种利用甜高粱秸秆及其籽粒制取乙醇的方法。

背景技术

目前，乙醇工业是我国发酵行业的主导产业之一，主要应用于配制酒、医药、化工行业。近年来，作为可再生的能源物质-燃料乙醇，备受国内外瞩目。由于我国作为世界上人口最多的国家，为保证粮食供应，已出台了一系列限制粮食作物制酒的政策，因此以经济作物取代粮食作物生产乙醇，是我国乙醇工业发展的必由之路，同样也是进一步推向国际市场非常具有竞争力的科研项目。

甜高粱是普通高梁的一个变种，属高光效作物，生物量极高，它所合成的碳水化合物的产量为玉米或甜菜的2-3倍，是极具潜力的、可再生的能源作物。甜高粱抗旱、耐盐碱，对环境适应能力强，有作物中的“骆驼”之称，一般亩产茎秆5000公斤左右，籽粒100-500公斤。与一般作物相比，甜高粱秸秆含有较高糖份(一般品种含有10-15％总糖)，这些糖分可以在酵母菌的作用下转化成乙醇，这一过程就是乙醇生产的过程。从设备利用率角度来说，希望能在微生物可耐受的范围内尽量提高原料中可发酵性糖的含量，各种微生物对糖的耐受能力虽然不同，但一般微生物在总糖小于20％条件下是可以正常发酵的。从甜高粱秸杆含糖量不难看出，单以秸杆为原料进行乙醇发酵，其设备利用率还有相当的空间。因此，将甜高粱籽粒加以利用，同时提高设备的利用率，进一步增加乙醇的产量是该技术领域科研人员急需开发的新课题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种工艺简单、效果显著的利用甜高粱秸秆及其籽粒制取乙醇的方法。

为实现上述目的本发明所采用的实施方式如下：

一种利用甜高粱秸秆及其籽粒制取乙醇的方法，其特征在于具体实施步骤如下：

(1)将成熟的甜高粱秸秆按常规工艺进行揉搓粉碎或榨汁，粉碎细度要求1-10cm；

(2)将籽粒进行粉碎、过筛，细度要求60-80目；

发酵采取固态法或液态法两种方式进行：

(3)籽粒的酶解：将粉碎后的甜高粱籽粒加水配成15-25％浓度的溶液，溶液加热至40-60℃时加酶糖化，酶的添加量控制在籽粒质量的0.1-0.5％，并在该温度下保持4-8小时，糖化液备用；

(4)将籽粒粉或其糖化液与甜高粱粉碎物或汁液按重量比1∶4-9比例混合均匀，进行灭菌，固体料在常压下蒸汽灭菌30-60分钟；液体料在1kgf/cm²下、灭菌20-30分钟；

(5)种子的制备：酵母各级种子培养基为常规麦芽汁培养基，二级及以上培养基可用如下培养基替代：甜高粱汁100％、蛋白胨1-3％、酵母膏0.1-1％，pH5-6；分装灭菌，1kgf/cm²、30分钟，摇床培养120-200rpm，培养时间10-18小时；种子要求：细胞数大于1亿/mL，出芽率15-30％，死亡率小于0.5％，无杂菌；

(6)原料灭菌后，摊凉或冷却至25-30℃，添加培养好的酵母种子液或种子与淀粉糖化酶的混合液，搅拌均匀后装入滚筒式发酵罐中，在25-35℃下发酵40-72小时，酵母的接种量控制在原料质量的2-10％，酶的添加量控制在籽粒质量的0.1-0.5％；

(7)发酵结束后按常规进行蒸馏，制得乙醇。

本发明的有益效果是：由于利用了淀粉糖化酶对籽粒中的淀粉进行水解，提高了发酵底物中糖的含量，使微生物可转化的组分增加，因此对发酵物料中乙醇含量的提高起直接作用。当在粉碎的甜高粱秸秆(或其汁液)原料中加入一定量的甜高粱籽粒粉时，无论是边糖化边发酵，还是先糖化再发酵，原料中糖的含量明显增加，酵母对糖的转化率达到95％以上，发酵后酒精产量也明显提高，平均得率达到91％以上。以1吨原料为例，籽粒所占比例每增加1％，95％酒精产量增加2-3公斤，亦即1份甜高粱籽粒平均相当于4份以上秸秆(含糖量14％)所产乙醇量。可见，添加籽粒后明显提高了设备的利用率和出酒率，降低了生产成本。以甜高粱秸秆及其籽粒取代粮食作物生产乙醇，有效开发新的资源，将为我国乃至世界乙醇工业发展开拓一条新路。本发明生产方法简单，原料来源广、且易形成规模化生产。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：

实施例1

(1)秸秆及其籽粒的粉碎：去掉甜高粱表面叶子，然后将秸秆和籽粒分别用不同的破碎机进行粉碎备用，甜高粱秸秆要求破碎细度在1-10cm，破碎后的籽粒粉过筛，细度要求达到60-80目。