[发明专利]一种生产制备生物燃料丁醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物燃料的制备方法，具体地说是属于生物燃料丁醇的制备方法。 

背景技术

随着石油资源的日渐枯竭，全世界都把能源研究的重点转向生物燃料。现在已有生物柴油、乙醇燃料、丁醇燃料等生物燃料得到应用。在实际应用中，生物燃料丁醇由于其能够与汽油以任意比混合，又无需对车辆进行改造，且其经济性高，可有效提高车辆的燃油效率和行驶里程。故生物燃料丁醇比生物乙醇更具优越的品质以及更高的热值转化率。因而，生物燃料丁醇将会更加赢得人们的青睐。传统的生物丁醇的制备方法是以玉米、麦类、大豆等谷物粮食为原料通过发酵制备而成的。但以粮食为原料生产生物燃料不仅不能满足社会需求，而且会危及粮食安全。有研究人员指出，即使美国种植的所有玉米和大豆都用于生产生物能源，也只能分别满足美国社会汽油需求的12％和柴油需求的6％。而玉米和大豆首先要满足粮食、饲料和其他经济需求，不可能都用来生产生物燃料。国际货币基金组织也警告说，全球用于生物燃料的谷物生产不断增加有可能对世界贫困产生严重影响。为此，研究人员都在积极探索以非粮食类植物生产生物燃料丁醇的方法。 

本发明的目的就是提供一种新的生产制备生物燃料丁醇的方法，以期利用产量高、且不作为人类口粮之用的植物为原料制造生物丁醇燃料，为人类提供一种清洁、高效的生物燃料。 

发明内容

本发明的目的是这样实现的： 

本发明方法是以木薯为原料，采用生物发酵方法制成生物燃料丁醇。 

本发明方法所用的木薯(Manihot esculenta Crantz；Cassava)属于大戟科(Euphorbiaceae)木薯属(Manihot)植物，是一种多年生亚灌木，又叫做树薯、木番薯，地下部结薯。采用本发明方法，可在同样土地资源条件下，使木薯比玉米多产2倍以上的生物燃料丁醇。 

本发明方法的特点之处还在于以木薯粉和辅料培养基糊化后配制成的培养基为接种培养基，以有效提高生物燃料丁醇的得率。 

本发明所述的辅料培养基，它包括有以下重量份比的组分：玉米淀粉1-90份，蛋白1-80份，脂肪0.5-20份，赖氨酸0.03-0.3份，维生素B₁0.001-0.1份，B₂0.001-0.1份。 

辅料培养基，其组分优选的重量份比是：玉米淀粉30-70份，蛋白10-60份，脂肪0.5-10份，赖氨酸0.03-0.2份，维生素B₁0.001-0.05份，B₂0.001-0.05份。 

本发明方法的工艺流程如图1所示。 

图1是本发明的工艺流程图。 

本发明方法的工艺流程参照图1，具体包括以下步骤： 

a、将木薯粉和辅料培养基加入水和经处理的废醪液调配后加温糊化，糊化液浓度控制在2％-15％；优选糊化液浓度为4％-7％。 

该步骤中辅料培养基占木薯粉总量的1％-50％。辅料培养基包括有以下重量份比的组分：玉米淀粉1-90份，蛋白1-80份，脂肪0.5-20份，赖氨酸0.03-0.3份，维生素B₁0.001-0.1份，B₂0.001-0.1份。 

在上述辅料培养基中如加有0.01-0.05份的微量元素，其发酵效果更好。其所述的微量元素是指占人体总重量的0.01％以下的元素，如铁、锌、铜、锰、铬、硒、钼、钴、氟等。 

b、糊化液经过消毒、冷却后作为培养基加入种母罐； 

c、在种母罐内加入丙丁梭形菌后，进行接种、育种、连续发酵；发酵温度在20-45℃，优选35-41℃。发酵周期控制在24-120h。优选发酵周期控制在36-96h。 

d、发酵液经醪塔粗馏分离，再经过精馏塔精馏，可得生物燃料丁醇。醪塔产生大量废醪液，该废醪液采用膜技术脱除废醪液中的蛋白，再经闪蒸脱除残余溶剂，使经处理后的废醪液后返回a步骤中用于调配木薯粉和辅料培养基。分离出来的固体废渣经干燥后可作为肥料外售。 

本发明方法制备生物燃料丁醇的基本原理是：木薯粉加入辅料培养基后，科学控制糊化液的浓度，再经过高温灭菌后，接入丙丁梭形菌(Clostridiumacetobutylicum)进行发酵培养，经过一系列生物化学反应，最终生成以丁醇为主的发酵液，发酵液再通过蒸馏方法将所产生的生物丁醇分离提纯，由此制得生物燃料丁醇。