[发明专利]一种木质纤维素生物质综合利用的方法

权利要求书

1.一种木质纤维素生物质综合利用的方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）将原料木质纤维素材料粉碎，以液固质量比4～10∶1置于水中，形成混合液，加碱调节pH为9～11，然后加入亚硫酸盐进行蒸煮得到混合物，亚硫酸盐添加量为原料中木质素质量的5%～20%；

所述的碱采用NaOH或氨水，亚硫酸盐采用Na₂SO₃、NaHSO₃、NH₄HSO₃、(NH4)₂SO₃；

（2）将步骤（1）中得到的混合物进行固液分离，固体采用其1～2倍质量的50～65℃热水进行冲洗降温，冲洗出的液体与固液分离的液体混合后循环利用到步骤（1）中，通过补加碱或亚硫酸盐满足步骤（1）中混合液pH为9～11、亚硫酸盐的质量为原料中木质素质量的5%～20%，液体循环使用，待液体中的干物质含量在10～20%时，将液体干燥得到磺化木质素；

（3）将步骤（2）中冲洗后的固体部分加磷酸调节pH为4.0～6.0，待混合均匀pH稳定在4.0～6.0，按照固体中每克纤维素质量添加5～12FPU纤维素酶液，加水调节液固质量比为7～8∶1， 50～55℃条件下进行高浓物料糖化；

所述的纤维素酶液是由草酸青霉菌株发酵得来；其中菌种活化方法：草酸青霉在PDA平板上于30℃条件下，生长7天，然后挑取单菌落划线于含有PDA琼脂的茄形瓶中，28℃培养7天，然后用无菌水洗出，接入液体活化培养基中培养36h，即得活化后的草酸青霉，草酸青霉的数量为1×10⁶～1×10¹⁵CFU/ml，菌丝短、粗壮呈现菊花状；

所述PDA平板的配方是：马铃薯 300克、葡萄糖20克、琼脂 15～20克、 自来水 1000毫升、自然pH；所述液体活化培养基的配方是：葡萄糖10g/L，蛋白胨10g/L，玉米芯10g/L，麸皮10g/L，碳酸钙5g/L；

所述纤维素酶发酵方法：以所述步骤（1）中蒸煮预处理后的原料经步骤（2）冲洗后为碳源及诱导物，进行草酸青霉在28～32℃好氧发酵生产纤维素酶，发酵液所需成分为:蒸煮预处理后的原料：50 g/L，麸皮：20～40 g/L，尿素：1～10 g/L，豆饼粉：3～10 g/L，玉米浆：5 g/L，硫酸铵：1～5 g/L，硫酸镁：0.5g/L和磷酸二氢钾:1～3 g/L，调节pH为5.0～5.5，活化好的草酸青霉菌种按照液体发酵培养基体积的5～10%接种量转接于液体发酵培养基，28～32℃发酵72～120h获得纤维素酶液；

所述草酸青霉菌株，保藏在中国普通微生物保藏管理中心，保藏编号CGMCC NO.5302；

（4）待步骤（3）中糖化液的糖浓度达20～30g/L 时，将糖化液泵入发酵罐，加入活化好的酵母进行厌氧发酵，按照糖化液体积的2～10%接种，34～40℃发酵48～120h，发酵完成后，混合物经减压蒸馏得到粗乙醇，粗乙醇通过精馏和脱水得到无水乙醇；

（5）将步骤（4）中蒸馏剩余的蒸馏醪液直接转入厌氧发酵罐，接入扩大培养后的拜氏梭菌进行厌氧发酵，接种量为步骤（4）蒸馏醪液体积的3%～10%， 36～ 38℃发酵72～120h，发酵后蒸馏生产乙醇、丙酮和丁醇；

所述拜氏梭菌为拜氏梭菌ATCC55025；菌种培养方法为：培养基配方为，酵母浸膏3g/L，牛肉浸膏10g/L，胰蛋白胨10g/L，葡萄糖5g/L，可溶性淀粉1g/L，氯化钠5g/L，琼脂15g/L，L-半胱氨酸0.5g/L，115℃灭菌15min，厌氧培养箱培养18～24h；菌种活化方法为：蒸煮预处理后的原料80 g/L，磷酸调节pH 至5.0，按照蒸煮预处理后的原料中每克纤维素质量渣添加15FPU 纤维素酶糖化4h 后，加入1 倍质量乙醇蒸馏剩余的蒸馏醪液，接入培养好的菌种，37℃ 厌氧条件下活化24h 后即得活化好的拜氏梭菌ATCC55025。

2.如权利要求1 所述的木质纤维素生物质综合利用的方法，其特征是：所述步骤（1）中，所述的木质纤维素材料粉碎至小于10cm。

3.如权利要求1 所述的木质纤维素生物质综合利用的方法，其特征是：所述步骤（1）中，蒸煮时温度为155～210℃，保温时间为20～180min。