[发明专利]一种利用粮食替代物生产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备乙醇的方法。特别是涉及一种利用粮食替代物生产乙醇的方法。

背景技术

目前全球能源供应日益紧张。从国家能源和战略安全考虑，研究新型能源替代石油尤为迫切，而通过发酵生产乙醇是一种重要的可再生能源获得途径。一直以来，乙醇作为一种洁净的燃料备受关注，无论是单独作为汽车的燃料，还是部分替代燃油，都被认为是最合适的石化燃料替代物。

中国的红薯栽培已有400多年的历史，据史料记载，自从被引入后，中国红薯的栽培分布越来越广，目前中国的红薯其种植面积和总产量分别为世界的80%和90%以上，种植面积和总产量均占世界首位。我国是世界最大的马铃薯生产国，马铃薯来源广，且其块茎含有丰富的淀粉，占其干重60%~80%，占其鲜重可达20%，经处理后是天然良好的培养基。另外，我国用红薯和马铃薯制淀粉后剩下的下脚料薯渣、玉米收储时产生的筛下物玉米漏的产量也比较大。因此，利用上述这些原料替代粮食发酵生产燃料乙醇是可行的。但是，目前国内对粮食替代物发酵生产乙醇研究的不是很多，工艺也不太成熟，乙醇浓度和产量不高，不能达到工业化生产的需求。

发明内容

为了解决现有技术用粮食替代物发酵生产乙醇工艺不成熟，乙醇浓度和产量不高，不能完全达到工业化生产需求的问题，本发明提供一种能够提高乙醇产率，缩短发酵周期，降低乙醇生产成本，能够实现工业化生产的用粮食替代物发酵制备乙醇的工艺。

实现上述目的采用以下技术方案。

一种利用粮食替代物生产乙醇的方法，该方法以红薯、马铃薯、薯渣、玉米筛下物、废弃大麦芽为主要发酵原料，其制备方法是：

a.按照发酵原料与水一定的重量比例将粮食替代物粉碎后与水混合装于500mL三角瓶中搅拌，调节pH和温度至设定值，得到料水混合物；

b.将料水混合物在110-121℃的环境下灭菌冷却后，按照原料的重量比例往三角瓶中依次加入耐高温淀粉酶、糖化酶于45-65℃温度下混合处理1h，然后加入纤维素酶，得到混合物；

c.按照混合物的重量加入消泡剂0.03%-0.10%、酵母接种量0.1%~1.0%进行发酵，得到发酵液；

d.将发酵液放入恒温培养箱内进行培养，每个试验平行三次，得到浓度为6-12%(v/v)乙醇；

e.取100mL发酵液于500mL蒸馏瓶中，加100mL蒸馏水，用容量瓶接100mL馏出液，用乙醇密度计测量此溶液的乙醇体积分数及温度，查表校正后得到发酵液的乙醇体积分数。

进一步，所述的发酵原料为红薯、马铃薯或薯渣、玉米筛下物、废弃大麦芽等下脚料中的一种或者多种混合。

进一步，发酵原料与水的料水重量比为1: 4-1:6，耐高温淀粉酶添加量10-30U/g、糖化酶添加量120-200U/g、纤维素酶添加量5-40U/g，酵母接种量0.1-1.0%、发酵时间为48-96h。

进一步，发酵原料与水的料水重量比为料水比1: 5，耐高温淀粉酶添加量15U/g、糖化酶添加量160U/g、纤维素酶添加量10U/g，酵母接种量0.4%、发酵时间为72h。

进一步，将发酵混合物放入28-38℃的恒温培养箱内进行恒温培养。

进一步，添加纤维素酶作为粮食替代物的降粘和液化糖化助剂。

进一步，添加消泡剂作为消除粮食替代物配料以及发酵过程中产生的泡沫。

采用上述技术方案，本发明用粮食替代物红薯、马铃薯或薯渣、玉米筛下物、废弃大麦芽等下脚料等作为发酵原料生产乙醇，降低了乙醇的生产成本，尤其是在所用粮食替代物液体发酵生产乙醇的优选条件为：料水比1: 5，耐高温淀粉酶添加量15U/g、糖化酶添加量160U/g、纤维素酶添加量10U/g，酵母接种量0.4%、发酵时间为72h的工艺情况下，可以极大提高乙醇产率，缩短发酵周期。

本发明的方法简单科学，采用最优的发酵工艺条件优化后的乙醇最高浓度达到8.45%(v/v)。为我国粮食替代物发酵乙醇产业提供技术基础，为马铃薯工业化处理提供参考依据。

附图说明

图1 加水量对发酵乙醇的影响。

图2 耐高温淀粉酶添加量对发酵乙醇的影响。

图3 糖化酶添加量对发酵乙醇的影响。

图4 纤维素酶添加量对发酵乙醇的影响。

图5 消泡剂用量对发酵乙醇的影响。

图6 酵母接种量对发酵乙醇的影响。

图7 发酵时间对发酵乙醇的影响。