[发明专利]利用农作物秸秆固态同步糖化发酵生产纤维酒精的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用农作物秸秆固态同步糖化发酵生产酒精的方法，属于微生物发酵技术领域。

背景技术

常规发酵生产酒精主要以谷物、薯类和糖蜜为原料液态发酵法，其生产工艺复杂，成本高，存在与人争粮争地的问题。从开辟新的能源和治理环境污染考虑，以废弃纤维素类资源生产酒精的研究日益受到人们的重视。

中国专利文献CN 101418319A(申请号200810228866.2)公开了利用秸秆资源生产酒精的方法。以农作物秸秆制纤维素中的综纤维素为原料，综纤维素的纯度为75～90％，其中含纤维素55～80％，聚戊糖5～15％。将其粉碎至40目备用；酶解：按1.5～3.5％的接酶量加入里氏木霉产复合纤维素酶制剂(Trichoderma reese i)，在35～50℃酶解4～6天，固态发酵：按5～10％的接种量加入安琪活性干酵母菌，在40℃保温发酵2～4天；进行蒸馏而得95％酒精。

中国专利文献CN104357490A(申请号201410582449.3)公开了一种纤维素糖化醪添加废糖蜜生产酒精的方法，包括以下步骤：将玉米棒、向日葵朵、向日葵秸秆进行破碎过筛，加水调成半固体；用蒸汽锅加热灭菌，冷却后加入纤维素酶搅拌均匀，糖化，得还原糖；将废糖蜜和适量水与还原糖混合，得液体糖化醪；添加活性干酵母与液体糖化醪进行发酵，得到成熟液态发酵醪；在液态发酵醪中加入废糖蜜，再与秸秆纤维素干物质混合成含固物；将其放入固态自动连续发酵罐中发酵，得到成熟固态发酵酒醅；将酒醅送入固态自动连续蒸酒机蒸馏出淡酒；将淡酒精蒸馏成成品酒精，或再经脱水蒸馏成燃料乙醇。

虽然上述专利文献均利用废弃纤维素类资源来生产乙醇，但是酒精的转化率较低。目前，直接利用农作物秸秆发酵生产纤维素酶液，进而酶解玉米秸、麦秸、高粱桔固态同步糖化发酵生产酒精进行实际产业化生产的工艺还未见有报道，主要是乙醇转化率低无法实现工业化生产。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种利用农作物秸秆固态同步糖化发酵生产酒精的方法。

本发明的技术方案如下：

利用农作物秸秆固态同步糖化发酵生产酒精的方法，包括如下步骤：

(1)将纤维素酶产生菌的液体种子经产酶发酵培养，制得含有纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的发酵液；

(2)将富含纤维素的作物废料经粉碎，然后灭菌，制得原料粉；

(3)向步骤(2)制得的原料粉中加入步骤(1)制得的发酵液、酒精酵母和硫酸铜，混合均匀；发酵液加入量按每克原料粉干重加入8～15IU纤维素酶的比例，酒精酵母加入量为原料粉干重的0.01～0.03％，硫酸铜加入量为原料粉干重的0.01～0.03％；

然后，在温度28℃～35℃，pH值4～5的厌氧条件下，固态同步糖化发酵6～7天，待发酵酒醅酒精浓度达到体积百分比7％以上，制得淡酒精；(50度以内的酒精称淡酒精)

(4)将步骤(3)制得的淡酒精经蒸馏、脱水，制得95％或无水酒精。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中纤维素酶产生菌为产纤维素酶的拟康氏木霉(Trichoderma Pseudokoningii)菌株；进一步优选，所述步骤(1)中纤维素酶产生菌为拟康氏木霉(Trichoderma Pseudokoningii)CGMCC No：3.3002。本领域技术人员可以根据本申请的原理及启示选择其他产纤维素酶的菌株进行替换。

根据本发明优选的，所述步骤(1)中纤维素酶产生菌的液体种子，采用如下方法制备：

(i)将纤维素酶产生菌接种于斜面培养基上，在28℃～33℃的条件下，培养4～5天，制得活化菌体；

所述的斜面培养基，每升组分如下：

20％麸皮水1000ml，20g琼脂，水定容至1L；

(ii)将步骤(i)制得的活化菌体接种于液体增殖培养基中，在28℃～33℃、60～80rpm的条件下，摇瓶培养50～70h，制得初级种子；

(iii)将步骤(ii)制得的初级种子接种于液体增殖培养基中，在28℃～33℃、罐压0.5Kg/cm²、以发酵液体积m³/空气体积m³·分钟计1:(0.4～1.0)的通气量的条件下，扩大培养50～70h，制得菌体数为1.0～1.2×10⁶cfu/ml液体种子；

上述液体增殖培养基，每升组分如下：