[发明专利]利用鲜秸秆汁液中可发酵糖制备燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料乙醇的生产方法，具体为一种利用含有可发酵糖的鲜秸秆生产燃料乙醇的方法。

技术背景

随着矿质燃料日益枯竭，石油价格居高不下，温室气体排放导致全球气候变暖，基于可持续发展的需要，各国政府非常重视燃料乙醇的发展。

我国十分重视能源多元化和环境污染问题，采取财政补贴和税收减免等鼓励措施，大力推进多元化替代石油能源的技术和产业开发。《可再生能源法》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要》的出台，极大地推进了生物柴油和燃料乙醇等生物液体燃料的开发进程。我国规划到2020年，生物燃料消费量占到全部交通燃料的15％左右，建立起具有国际竞争力的生物燃料产业，这给我国燃料乙醇产业带来了良好的发展机遇(张扬健，向威达，周涛等.我国燃料乙醇发展现状和趋势分析.专家分析，2009，31(1)：)。为了解决燃料乙醇不与人争粮的问题，近年来，木质纤维素，特别是玉米秸秆制备燃料乙醇技术在全世界范围内引起研发热潮。

玉米秸秆干基中含有纤维素30％-40％，半纤维素20％-30％，可以利用生产燃料乙醇。CN200910022106.0提供了一种降解玉米秸秆产还原糖的复合酶，利用这种复合酶每克秸秆干基可获得还原糖480mg。CN200910204295.3提供了一株耐高温酿酒酵母菌FE-B及其在秸秆同步糖化发酵生产乙醇过程中的应用，通过分批加料，最终固含量达到40％条件下，体系中的乙醇浓度可达8％以上。利用玉米秸秆中的纤维素生产乙醇的原理简单，即纤维基质经酸水解或酶水解糖化后产生还原糖，然后利用酵母或细菌发酵生产乙醇，但要实现产业化仍存在诸多亟待解决的问题。(1)玉米秸秆中的纤维素被半纤维素和木质素所包裹，而且具有复杂的晶体结构，不利于纤维素酶的降解，因此需要开发低成本和高效率的玉米秸秆预处理技术，预处理技术的先进性直接影响总糖产率和经济成本。(2)维素酶和木聚糖酶的生产成本过高，也制约了玉米秸秆中纤维素生产乙醇过程的工业化进程。(3)戊糖的高效率发酵转化是实现纤维质产业化的又一瓶颈。戊糖是玉米秸秆中的半纤维素转化糖，戊糖不能被普通酵母发酵成乙醇，目前许多研究机构都借助于自然界中存在的一些能发酵木糖为乙醇的酵母菌，诸如假丝酵母、管囊酵母、毕赤酵母等。但糖醇转化率普遍较低，因此需要利用基因工程方法构建能同时高效利用己糖和戊糖的酵母菌株。(4)用硫酸进行预处理后的糖酸分离问题。(5)纤维素酶解过程中的酸败问题。(6)纤维素水解液中糠醛等副产物对酵母工程菌的抑制作用等。CN200610054545.6提供了一种利用玉米秆汁液制备饮料的方法。到目前还没有利用鲜玉米秸秆制备燃料乙醇的报道。

发明内容

本发明为了实现非粮原料生产燃料乙醇的目的，克服上述利用玉米秸秆干基中纤维素为原料生产乙醇过程中可发酵糖获取困难的问题，提出一种生产效率更高，适用于大规模产业化生产的用新鲜玉米秸秆汁液中的可发酵糖制取乙醇的方法。

本发明利用鲜秸秆汁液中可发酵糖制备燃料乙醇的方法如下(百分含量以重量计)：

1、收集新鲜秸秆，榨汁并进行固液分离，得到秸秆汁液和秸秆渣，秸秆汁液中含蔗糖0-12％，匍萄糖0-8％，果糖0-8％，折算成总可发酵单糖浓度为2％-18％。

2、将上述秸秆汁液浓缩，使可发酵单糖总含量为20％-30％，优选为20％-24％；

3、浓缩的秸秆汁液调整至适宜发酵的状态；

4、加入乙醇发酵菌株，发酵得到发酵醪，并进一步分离回收乙醇。

本发明方法中，秸秆可以是玉米秸秆，优选在玉米收获后60天内收集榨汁，最优选在10天内收集榨汁。玉米秸秆中，秸秆汁液一般可以占总新鲜玉米秸秆重量的30％-90％。得到的秸秆渣可以进一步采用固体发酵方法将残留的可发酵糖进一步发酵获得乙醇。

本发明方法中，秸秆汁液浓缩的方法可以是多效真空蒸发、薄膜蒸发或纳滤膜分离等，优选多效真空蒸发。

本发明方法中，浓缩的秸秆汁液调整至适宜发酵的状态主要包括加入菌株生产所需氮源，然后调节pH值。氮源可以是酵母膏、尿素或硫酸铵等，优选尿素，氮源加入量以重量计为001％-0.1％。调节pH值一般采用硫酸，pH一般为4.5-4.8。进行灭菌处理后进行发酵过程。