[发明专利]利用木霉菌的二阶段生质酒精的方法及其制造装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种二阶段生产酒精的方法，尤其涉及一种利用木霉菌(Trichoderma spp.)及以禾本科植物为原料来制成酒精的方法；且进一步提供关于一种二阶段产制酒精的装置以完成上述制程。

背景技术：

目前已知的酒精生产技术，在第一阶段生物反应槽时，使用工业酵素将高分子碳源分解成小分子(用于发酵槽产生酒精)。然而，此工业酵素需要极大用量，且成本极昂贵；而且受到酵素对环境免感度忍受力低的限制，亦增加制造成本，并降低对原料的使用率，进而降低酒精产率。再者，于第一阶段分解后，须将发酵液取出后，消毒杀菌，再置入酒精发酵槽中；此一非连续操作，亦增加操作风险、成本，以及耗费多余的人力成本。

一般传统制造酒精的技术所使用的原料为具经济价值的经济作物，如稻米淀粉、玉米淀粉、或其它淀粉来源的经济作物；此做法因原料昂贵而需大量增加生产成本。

此外，若原料为谷物，则必需经过前处理，其可区分为两种处理方式：干处理(dry mill)、及湿处理(wet mill)。其中湿处理需将谷物置于水中后，以硫酸(H₂SO₄)下进行酸处理48小时，之后以碱中和，再以大量工业酵素分解生成寡醣；此处理方法会增加材料处理成本与环境污染。而经干处理(dry mill)后的谷物，则因为酵素作用上的需要，必需将其辗碎成更小颗粒，此亦增加原料处理的难度；而辗碎过程中所产生的高热和谷物作用后，容易生成有毒物质，也会造成环境污染。

以玉米为例，制备玉米粉需要有六个步骤，所加入的能源必须随之增加，且因步骤多导致原料耗损相对增加，故而非但成本增加，产率却相对降低，(参见：例如，美国专利案号7,138,257及7,074,603)实有加以改善的必要。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种利用木霉菌的二阶段产制酒精的方法及其制造装置，其利用木霉菌取代工业酵素，及以禾本科植物的种子及/或茎部为原料，可增进酒精生成效率、降低操作成本及增加产量。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用木霉菌的二阶段生质酒精的方法，该方法包含：第一阶段：将禾本科植物的种子及/或茎部以木霉菌于pH4.0至9.0，于22至35℃下进行水解，制得低分子碳源即寡糖产物；及第二阶段：以酵母于37℃以下进行酒精发酵制程。

本发明产制酒精的方法，是利用木霉菌(Trichoderma spp.)取代工业酵素，及以禾本科植物的种子及/或茎部为原料。

上述二阶段产制酒精的方法中的一可行具体态样，是使用禾本科植物的茎部为原料。例如可使用稻草(即，稻米的茎部)为原料。此外，在产制过程中；经木霉菌部份发酵的茎或/和纤维，更可利用来做为农畜饲料，及/或生物防治剂，而成行富经济价值的副产品。

根据本发明的一项特别具体态样，利用木霉菌及酵母菌将干稻草转化生产酒精，其制程如下：

1.田间收集干稻草并磨碎；

2.将缓冲液加入碎稻草，经高温高压灭菌后加进生物反应槽中；

3.加入木霉菌菌丝于培养液进行培养；

4.测量培养液的醣水解酶活性及还原醣量；

5.将从含有木霉菌丝及半消化的碎稻草(甲产物，可单独分离出再利用于农畜饲料及/或生物防治剂)的混合物，以连通管移出培养液(乙产物，内含寡糖产物)；

6.将连通管加热同时将乙产物灭菌；

7.将乙产物加入酒精生成发酵槽中，再将酒精酵母菌加入发酵槽。

8.以乙醇侦测器侦测发酵槽内的乙醇含量；

9.以蒸馏法取得190 proof(95％)乙醇；

10.连续重复步骤5至9；

11.以分子筛系统取得200 proof(100％)乙醇。

本发明如上述方法所用的装置，其包含：第一生物反应槽，藉以在其中进行木霉菌的水解作用；酒精发酵槽，于其中利用酵母菌将该寡糖产物进行酒精生成发酵；及连通管，联结于第一生物反应槽及酒精发酵槽之间，藉以，将第一生物反应槽生成的寡糖产物连续直接地移入酒精发酵槽。

此持续式操作可以增进酒精生成效率、降低操作成本及增加产量。

于一项具体态样，系于以连通管将第一生物反应槽生成的寡糖产物，在移送入酒精发酵槽的同时，进行加热灭菌。于另一项具体态样，系于连通管之前装设过滤装置，其用以将第一生物反应槽产物中的不可溶原料碎片及/或木霉菌菌丝滤除。