[发明专利]竹子生物质废弃物生产燃料乙醇的工艺

说明书

技术领域

本发明属于工业生物技术领域，涉及的是一种生产燃料乙醇的工艺方法，尤其涉及一种竹子生物质废弃物生产燃料乙醇的工艺。

背景技术

现在已有的利用生物质资源生产燃料乙醇的原料有淀粉类原料、糖类原料、薯类原料、农作物秸秆类原料等。例如，中国专利号“200480011192.0”公开了一种从植物材料生产乙醇的方法，其申请日为2004年03月10日，公开日为2006年05月31，包括将植物材料粉碎以产生包含淀粉的材料；粉碎的植物材料具有使至少约50％的颗粒大小合适通过具有0.1-0.5mm网孔的筛子的粒径；用酶组合物不经蒸煮而糖化该淀粉；发酵该经孵育的淀粉以产生包含至少15体积％乙醇的组合物；发酵包括降低发酵混合物的温度；以及从发酵物回收乙醇和联产品。再如，中国专利号“02151719.3”公开了一种甜高粱秸秆生产乙醇工艺方法：其申请日为2002年12月27日，公开日为2004年07月14日，包括甜高粱秸秆清理-秸秆破碎榨汁-过滤加酸澄清-发酵-离心分离-提取乙醇-乙醇精制，采用新鲜甜高粱秸秆为原料，经破碎榨汁、或不榨汁发酵等工序生产乙醇。

上述诸类原料及生产工艺方法存在如下缺点：一、淀粉类原料生产燃料乙醇，一般采用玉米、小麦、薯类等粮食作物或非粮作物等为原料，易受耕地和产量限制，同时我国已禁止采用粮食作物生产燃料乙醇，限制了淀粉类原料的能源化利用。二、糖质类生产燃料乙醇，主要采用甘蔗、甜菜和甜高粱等，种植成本较高，且区域性较为明显，如甘蔗主要适用于我国南方地区，甜菜和甜高粱主要适用于北方地区。这些能源作物均需要大量的耕地方能满足燃料乙醇规模化生产需求。三、农作物秸秆类原料生产乙醇，已有研究主要集中在玉米秸秆上，但还存在运输收集成本高和转化效率低等问题，目前我国还处于研究阶段。四、目前纤维素前一般采用H₂SO₄和气爆等处理工艺，其条件较为激烈，动力消耗较大，其处理成本较高。五、纤维素降解产物较为复杂，尤其是含有较多的五碳糖(如木糖)，而目前大多数乙醇发酵菌株不能利用木糖或产生较多的副产物(如木糖醇等)，因此，乙醇发酵效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有燃料乙醇的生产原料及工艺存在的上述问题，提供一种竹子生物质废弃物生产燃料乙醇的工艺，本发明采用竹子生物质废弃物为原料，可以大量、低成本地生产燃料乙醇，提高乙醇发酵率，降低乙醇的生产成本，并且生产工艺简单，产值高；同时，本发明采用温和的处理条件实现原料分级处理工艺，一方面可实现原料的全利用，同时采用的发酵菌株葡萄糖利用效率和乙醇产率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种竹子生物质废弃物生产燃料乙醇的工艺，其特征在于，包括如下步骤：对竹子生物质废弃物预处理后，再经水解发酵制得燃料乙醇。

所述预处理包括：a、将竹子生物质废弃物在50℃的H₃PO₄溶液中，在90rpm的转速下处理0.5-1小时，竹子生物质废弃物与H₃PO₄溶液的固液体积比为1∶8；b、加入2.5倍H₃PO₄溶液体积的预冷丙酮，搅拌混合均匀，再固液分离；c、将固液分离后的固体残渣用5倍H₃PO₄溶液体积的丙酮洗涤，再固液分离，收集沉淀；d、水洗沉淀，得到纤维素组分。

所述a步骤中，所使用设备为常规恒温振荡培养摇床。

所述b和c步骤中，固液分离后收集上清，得到木质素、乙酸、丙酮和H₃PO₄的混合液。

所述d步骤中，水洗沉淀，并收集上清，得到沉淀的纤维素组分和上清的半纤维。

所述水解为，将预处理后的纤维素组分加入pH4.8、0.1M柠檬酸钠缓冲液中，再加入2.0％-4.0％的纤维素酶在50℃，120rpm的条件下处理6-12小时。

所述发酵为，将水解后的水解液用NaOH调整至pH 6.5，在30℃下静置发酵24小时制得燃料乙醇。

所述发酵为，将水解后的水解液在30℃下发酵24小时制得燃料乙醇。

所述竹子生物质废弃物经自然干燥5-10天后，粉碎过20-80目筛，贮存于-20℃备用。

所述竹子生物质废弃物为竹叶和/或笋壳。

所述H₃PO₄溶液中的H₃PO₄含量为83-98％。