[发明专利]纤维素酶解发酵制备乙醇的原料组合物及其方法和应用

说明书

本发明涉及生物化工技术领域，具体涉及纤维素酶解发酵制备乙醇的原料组合物及其方法和应用，本发明所述原料组合物包括新鲜秸秆、糖补充剂，复合纤维素酶和活性炭，所述新鲜秸秆中带有野生酵母菌，发酵的特异性强，配合纤维素酶的酶解，纤维素转化为乙醇的转化率高，糖补充剂体系在发酵过程中及时补充单糖，延长酶解发酵时间，充分利用纤维素中的糖，活性炭的加入不仅能延缓糖补充剂的释放，而且促进其中酵母菌的增值和活性；本发明所述的纤维素制备乙醇的方法采用一步加料的方式进行纤维素的酶解发酵，制备工艺简单，残渣少，水能耗小，对环境的污染小，制备得到的乙醇可用于汽车能源和酒饮料食品领域，发酵后得到的残渣可用于制备动物饲料和有机肥。

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，具体涉及纤维素酶解发酵制备乙醇的原料组合物及其方法和应用。

背景技术

随着经济社会的迅速发展，资源消耗越来越快，资源紧缺已成为一个严峻的全球性问题，如何最大限度地利用资源是一个非常重要的方向。

乙醇是一种应用广泛的物质，乙醇可做为燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源，同时它还是优良的燃油品改善剂；酒精还可制成各种含酒精饮料，具有较高的经济价值；我国制备乙醇的主要原料是陈化粮和木薯、甜高粱,地瓜等淀粉质或糖质非粮作物，国家发改委已核准了广西的木薯燃料乙醇、内蒙的甜高粱燃料乙醇和山东的木糖渣燃料乙醇等非粮试点等项目，为了进一步优化乙醇的原料结构，以农林废弃物等木质纤维素，如秸秆等，作为原料制取乙醇技术正在被高度重视。

如果单单然而大多数微生物酶解秸秆工艺所得的乙醇产品产率低，仅作为燃料乙醇经济价值小，水耗和能耗高，又会产生大量残渣，究其原因，一方面是纤维素转化率低，在发酵过程中可以分解的实时单糖含量低，而且产生的抑制物又会影响微生物的活性，而增加单糖则会大大增加乙醇的成本。

现有中国专利文献CN108753846A公开了一种秸秆酶解发酵同步制备乙醇、木糖、木质素、纤维素纤维浆的工艺，包括原料预处理、酶解、分离、蒸馏纳滤和反渗透纯化，在不改变工艺、设备的情况下，以玉米秸秆、麦秸秆、稻草秸秆为原料，针对每一种秸秆的特点研发与之相适应的纤维质酶，使秸秆有效组分极限化利用，同时结合膜分离技术同步制备多种产品，大大降低了工艺成本，但是膜工艺的运用，使得工艺难度增加，而且单就乙醇的转化率来说并不理想。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中使用纤维素酶解发酵制备乙醇的转化率低，工艺复杂的技术缺陷，公开了一种具有糖补充剂的纤维素酶解发酵制备乙醇的原料组合物及其方法和应用。

为此,本发明公开了一种纤维素酶解发酵制备乙醇的原料组合物，按重量份数计，包括以下组分：新鲜秸秆80-90份，糖补充剂20-30份，活性炭3-8份，其中，新鲜秸秆包括鲜玉米秸秆，所述鲜玉米秸秆重量份数为40-80份。

优选的，还包括复合纤维素酶，所述复合纤维素酶包括内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶、果胶质酶、蛋白酶和酒化酶。

优选的，所述糖补充剂包括农业淀粉类废弃物、α-淀粉酶和糖化酶，所述农业淀粉类废弃物包括甘薯、木薯、马铃薯和红薯中的一种或多种，每克农业淀粉类废弃物使用的α-淀粉酶为3-8FPU，每克农业淀粉类废弃物使用的糖化酶为3-8FPU。

优选的，所述新鲜秸秆为整株秸秆，所述新鲜秸秆还包括甜高粱秸秆、小麦秸秆、大麦秸秆和谷物秸秆中的一种或多种。

优选的，所述活性炭包括粉末活性炭和颗粒活性炭，所述粉末活性炭的粒度为100-300目，所述颗粒活性炭体积≥1cm³，比表面积为600-1000m²/g，所述粉末活性炭和颗粒活性炭的质量比为(1-3):10。

本发明还公开了一种纤维素酶解发酵制备乙醇的方法，包括以下步骤：