[发明专利]以木薯为原料生产燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产燃料乙醇的方法，尤其涉及一种以木薯为原料生产燃料乙醇的方法。

技术背景

煤、石油和天然气都属于化石能源，不可再生，无法实现可持续发展。按照已探明的储备量和开采速度推算，全球石油供应只能维持50年，天然气不足100年，煤炭约200年，未来全球能源安全正面临严峻挑战。而且伴随着能源消耗的不断增加，化石能源的使用对环境污染和全球气候的影响日趋严重。

燃料乙醇是以生物质为原料，通过发酵、提纯制成，它是一种清洁的可再生能源，在整个生产和使用循环中不增加温室气体的排放。作为新的替代能源，燃料乙醇的研究和应用已被许多国家摆到了重要的战略地位，在巴西，燃料乙醇已经代替汽油成为主要的汽车燃料，在美国每年的燃料乙醇汽油消费量也在迅速增加。当前我国原油进口依存度已超过50％，燃料乙醇的开发和生产已经成为一个国家发展战略问题摆在我们的面前。但是，随着燃料乙醇产业的快速发展，燃料乙醇“与粮争地”的反对声与日俱增，发展“非粮”技术路线已成为世界范围内燃料乙醇的发展趋势。

薯类原料由于它有加工性能良好及不与粮争地的优点，已被人们公认为是一种有很大发展潜力的乙醇生产原料。木薯是一种多年生植物，产于热带和亚热带地区的丘陵地带。作为生物质燃料的非粮原料，符合“不与粮争地”的方针，且具有粗生易栽、耐旱、耐瘠、适应性强、单产高等特性，被认为是最经济的能源作物之一。2004年，世界鲜木薯种植面积1851万公顷，总产量为2亿吨；2005年，中国木薯种植面积为630万亩，产量736万吨，因此木薯原料来源丰富。

以往，淀粉质乙醇的生产技术一般以先糖化后发酵的工艺进行，即先对原料淀粉糖化处理，再进入发酵工序，这样的工艺工序较长，发酵效率低，产品成本高。乙醇提纯技术一般也以蒸馏分离为主，这些工艺最大的不足就是耗能高，生产效率低。

发明内容

本发明目的是克服现有技术的不足，提供一种以非粮作物木薯为原料生产燃料乙醇的方法。

以木薯为原料生产燃料乙醇的方法包括以下步骤：

1)将鲜木薯或木薯干清洗，粉碎，过筛30目～60目；

2)在粉碎后的木薯中加自来水，木薯∶水的重量比例为1∶2～5.5，升温至75～95℃，加入耐高温α-淀粉酶，用量为5～15u/g，蒸煮30～60min；

3)蒸煮液经冷却，降温至30～35℃，加入糖化酶，用量为100～500u/g，加入活化酵母，用量为1～5g/kg，发酵2～5天；

4)发酵液过滤，将过滤液输送到发酵液储罐，再通过输送泵输送到渗透汽化膜分离器，过滤液中的乙醇吸附到渗透汽化膜表面，然后溶解、扩散进入渗透汽化膜的另一侧，经冷凝器冷凝、收集.

本发明与现有技术相比，具有的有益效果：

1)采用鲜木薯或木薯干这一非粮作物作为原料，符合“不与粮争地”的方针，充分保障粮食安全；木薯具有粗生易栽、适应性强、产量大等特点，可以提高土地贫瘠地区的土地利用率；

2)与传统的先糖化后发酵工艺相比，本发明提供的技术路线将糖化、发酵整合在一个反应器内进行，节省了投资，提高了生产效率；

3)乙醇的分离提纯采用渗透汽化膜分离工艺，大大降低了传统蒸馏工艺的能耗，提高了生产效率。

具体实施方式

木薯淀粉经过低温蒸煮后，糖化与发酵工艺同时进行，糖化产生的葡萄糖可以直接被同一体系内的酵母分解，既降低了产物抑制作用防止染菌，又提高了发酵醪中的乙醇浓度，有效降低后续提纯效率。本发明中乙醇的提纯不采用传统蒸馏工艺而采用渗透汽化膜分离，大大降低了单位能耗。

本发明提供的一种以木薯为原料生产燃料乙醇的方法，包括以下步骤：

(1)原料粉碎：将鲜木薯或木薯干清洗，粉碎，过筛30目～60目；

(2)低温蒸煮：在粉碎后的木薯中加自来水，木薯∶水的比例为1∶2～5.5，升温至75～95℃，加入耐高温α-淀粉酶，用量为5～15u/g，蒸煮30～60min；

(3)同步糖化发酵：蒸煮液经冷却，降温至30～35℃，按100～500u/g加入糖化酶，按1～5g/kg加入活化酵母，发酵2～5天；

(4)乙醇的分离提纯：将发酵液通过过滤装置输送到发酵液储罐，再通过输送泵进入渗透汽化膜分离器，过滤液中的乙醇吸附到渗透汽化膜表面，然后溶解、扩散进入渗透汽化膜的另一侧，经冷凝器冷凝、收集。