[发明专利]一种提高含有木质纤维素原料的沼气产量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高含有木质纤维素原料的沼气产量的方法，属于酶工程技术领域。

背景技术

近年来，沼气作为一种可再生的绿色清洁能源越来越受到人们的重视。特别是在农村大量的生物质资源以及养殖行业的次级代谢物质不能被很好的利用，生物质以及代谢物质发酵产沼气一种很好的利用途径，并且现在这种清洁能源的再生产技术已经普及到广大的农村。另外，生产出的沼气还可以经过进一步的加工，利用CO和H₂改造成不可再生资源石油的替代品。但是在沼气池的实际使用中存在一些普遍的问题，表现为沼气发酵原料得不到充分的利用而被浪费，实际沼气转换率（原料利用率）很低。特别是当发酵原料中含有木质纤维素时，往往原料的消化率很低，并且原料容易漂浮在液面上，不容易被微生物利用，同时沼气池中污泥的增多也容易形成堵塞，造成产气量低甚至不产汽。因此提高沼气池发酵原料的利用率及沼气产生率是非常必要的。

在实际的沼气发酵过程中，生物质的利用可能受到多方面的影响，比如前期生物质的预处理，对发酵温度、菌种、时间等的控制。现在随着生物技术的发展，各种发酵设备的生产，以及菌种筛选技术的进步，对发酵温度及时间的逐渐自动化，表现为对生物质的预处理日趋的重要。好的预处理条件对后期的沼气发酵可能会起到事半功倍的效果。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供利用纤维素酶在中温条件下对生物质资源进行酶解预处理，挖掘产沼气的潜力；同时探究不同种类的纤维素酶酶解木质纤维素原料能力对沼气产量的影响；从而达到增加沼气生产率以及转化率的目的。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案

一种提高含有木质纤维素原料的沼气产量的方法，其特征在于，步骤如下：

（1）取含有木质纤维素的原料，按每克原料添加3～10mg的量加入纤维素酶液，含有木质纤维素的原料以干重计，再加入5～13倍重量的水或沼液，于35～50℃处理1～48小时，制得预处理原料；

（2）将步骤（1）制得的预处理原料经沼气池厌氧发酵，制得沼气。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中纤维素酶液的制备方法如下：

取产纤维素酶菌株，接种于活化培养基中，在28～32℃的条件下活化培养2～3天，然后按5～10%的体积及百分比转接于产酶培养基中，在28～32℃、180～220rpm的条件下发酵培养4～6天，经3000～10000rpm离心3～10min，取上清，制得纤维素酶液。

进一步优选的，所述的产纤维素酶菌株选自：青霉属（Penicillium spp.）、曲霉属（Aspergillus spp.）、篮状真菌属（Talaromyces spp.）、枝顶孢真菌属（Acremonium spp.）、木霉菌属（Trichoderma spp.）。本领域技术人员均能够预料到，目前已知的能够产纤维素酶的菌株均可以实现本发明的发明目的。

更优选的，所述的产纤维素酶菌株选自：棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）、里氏木霉（Trichoderma reesei）或斜卧青霉（Penicillum decumbens）。

所述的棘孢曲霉（Aspergillus aculeatus）购自美国模式培养物集存库（ATCC），菌种保藏编号1015；所述的里氏木霉（Trichoderma reesei）为购自美国模式培养物集存库（ATCC）的里氏木霉（Trichoderma reesei）QM6a，菌种保藏编号13631；所述的斜卧青霉（Penicillum decumbens）购自美国模式培养物集存库（ATCC），菌种保藏编号10436。

进一步优选的，所述的活化培养基组分如下，均为重量百分比：

葡萄糖1～3%，蛋白胨1～3%，麸皮1～4%，硝酸钠0.1～0.3%，硫酸铵0.1～0.3%，磷酸二氢钾0.1～0.3%，硫酸镁0.04～0.06%，尿素0.15～0.3%，余量水，pH自然。

进一步优选的，所述的产酶培养基组分如下，均为重量百分比：

玉米芯纤维废渣3～5%，蛋白胨1～3%，麸皮3～5%，微晶纤维素0.4～0.6%，硝酸钠0.1～0.3%，硫酸铵0.1～0.3%，磷酸二氢钾0.1～0.3%，硫酸镁0.04～0.06%，尿素0.15～0.3%，吐温800.2～0.4%，余量水，pH自然。

根据本发明优选的，所述步骤（1）中处理时间为2～6小时。