[发明专利]一种利用烟秆原料发酵生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于农业生物质能源技术领域，具体涉及一种利用烟秆原料发酵生产乙醇的方法。

背景技术

烟草是我国重要的经济作物之一，具有特殊的经济价值。我国烟草的种植面积和产量均居世界首位，烟草的种植与加工在国民经济中发挥着重要的作用。然而我国每年在完成烟叶采收之后，都会产生大量的低次烟叶、烟秆、烟花和烟根等废弃物，这些废弃物或被丢弃于田间或被晒干焚烧，不仅对环境造成了严重污染，而且也是对农业剩余资源的浪费。近年来，国内对烟草废弃物的综合利用主要是对烟叶中烟碱、茄尼醇、果胶、氨基酸、有机酸等成分的分析提取研究。我国烟秆年产量约为150万吨，合理利用烟秆，变废为宝，不仅可以增加烟农收入，同时可以减轻环境污染，有助于烟叶生产的可持续发展。

随着能源危机和环境污染等问题日益严重，纤维素乙醇作为一种清洁可再生的生物能源受到了世界各国的广泛重视。木质纤维素作为生产纤维素乙醇的原料，是自然界广泛存在并且十分廉价的可再生资源，具有容易运输和贮藏的特点。利用木质纤维素生产燃料乙醇不仅可以缓解能源危机，保护生态环境，同时还可以实现农林资源的合理利用。因此，以木质纤维素为原料生产燃料乙醇逐渐成为生物质转化技术领域研究的热点，成为未来燃料能源发展的必然方向。目前，高效的预处理技术以提高原料的转化率和选育耐高温和耐抑制物质的优良菌株是国内纤维素乙醇研究的主要方向。因此，本发明以废弃烟秆为原料，利用耐高温、耐烟碱微生物菌株发酵生产燃料乙醇，为烟秆等废弃物资源化利用提供了新的思路和途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作工艺简单、生产成本低、发酵效率高的利用烟秆原料发酵生产乙醇的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种利用烟秆原料发酵生产乙醇的方法，包括以下步骤：

①原料的预处理：将粉碎过的烟秆进行蒸汽爆破预处理；

②物料的酶解糖化：向蒸汽爆破预处理后的烟秆中加入水，混合，搅拌成均匀的固液混合物，烟秆与加入水的固液比为1 kg∶5~10 L；将固液混合物的pH值调节为4.5~4.8，然后加入纤维素酶和木聚糖酶，在45~48℃下酶解36~48h，过滤，得酶解液；其中纤维素酶的添加量为15~50 FPU/g烟秆，木聚糖酶的添加量为200~500 U/g 烟秆；

③菌种活化：从保藏培养基上挑取东方伊萨酵母菌种，并接种到活化培养基中活化培养；

④种子液制备：将步骤③活化培养后的菌种接种到液体培养基中，制备种子液；

⑤向步骤②所得酶解液中加入酵母膏和蛋白胨，115~121℃灭菌15~30 min，冷却至室温后将步骤④所得种子液接种到灭菌酶解液中；其中，酶解液中酵母膏、蛋白胨的浓度分别为2~10 g/L 、3~10 g/L，种子液的接种体积与酶解液的体积比为1∶5~10；

⑥发酵：将⑤所得酶解液在38℃下静置发酵36~96h。

优选的，步骤①中所述蒸汽爆破的方法为：爆破压力为1.5~2.5 MP，保压时间为1-5 min，然后瞬间释放压力至常压。

优选的，步骤③中所述菌种活化培养过程中，活化培养基为斜面培养基，35~38℃培养24~48 h。

优选的，步骤④中所述种子液制备过程中，液体培养基的配方为：葡萄糖20 g/L，酵母浸粉10 g/L，蛋白胨20 g/L；35~38℃，180 r/min摇床培养10 ~18h。

优选的，所述斜面培养基的配方为葡萄糖20 g/L，酵母浸粉10 g/L，蛋白胨20 g/L，琼脂15~20 g/L。

本发明产生的有益效果是，是采用蒸汽爆破的方法在高温高压蒸汽的作用下处理纤维原料，通过骤然降压的过程实现原料的组分分离。使物料中的纤维素、半纤维素和木质素降解而溶出，使纤维素易于被酶解转化为糖，然后选用东方伊萨酵母菌种进行纤维素乙醇的发酵。该预处理方法可应用于农业废弃物如甘蔗渣、麦草、稻草、玉米秸秆、玉米芯等各种农业废弃物，可显著提高纤维素的酶解率。利用烟草废弃物为原料发酵制备乙醇，不仅操作工艺简单，生产成本低，而且可以将农业废弃物变废为宝，减少环境污染，实现农业剩余资源的合理开发利用。

附图说明

图1为实施例1中不同的预处理方式下烟秆原料发酵乙醇的产量结果；

图2为实施例1中不同的预处理方式下烟秆原料液中还原糖浓度变化结果。

具体实施方式