[发明专利]蔗渣-糖蜜-薯蓣渣混合原料发酵乙醇联产沼气的方法

说明书

本发明公开了一种蔗渣‑糖蜜‑薯蓣渣混合原料发酵乙醇联产沼气的方法，包括如下步骤：S1.甘蔗渣预处理：将甘蔗渣粉碎，加入碱，水洗、干燥，得到预处理后甘蔗渣；S2.混合发酵：取预处理后甘蔗渣、菊叶薯蓣渣和糖蜜，先将菊叶薯蓣渣糖化，再将取预处理后甘蔗渣、糖化后的菊叶薯蓣渣和糖蜜混匀，加入酵母活化液和纤维素酶，进行同步糖化发酵产乙醇；所述预处理后甘蔗渣、菊叶薯蓣渣和糖蜜的质量以固液比为12％～44％称取；S3.厌氧发酵：同步糖化发酵后，移除乙醇，接入厌氧污泥，进行沼气发酵。本发明提供的以甘蔗渣、菊叶薯蓣渣和废糖蜜为原料联产乙醇和沼气的方法，提高了乙醇的产率、有效利用废液产生沼气，糖蜜和糖化后的菊叶薯蓣渣减小了废液的粘度，菊叶薯蓣渣代替了糖蜜和甘蔗渣生产不平衡问题，多原料混合使发酵后的废液更加适于厌氧发酵产沼气。不仅解决了乙醇发酵产率不高和废液难处理的问题，而且实现了废弃物资源利用化。

技术领域

本发明涉及生物质能源领域，更具体地，涉及一种利用蔗渣、糖蜜和薯蓣渣作为混合原料联合产乙醇和沼气的方法。

背景技术

生物乙醇作为汽油的一种添加剂或替代品，是一种非常可观的再生能源。沼气是一种理想的清洁生物燃料，用沼气代替传统化石燃料有效避免环境污染问题。生物乙醇和沼气可以用作汽车燃料、电力或热能，以取代化石燃料。目前常用于生产生物乙醇的方法主要是以木质纤维素生物质为原料，通过与玉米粉或小麦粉等淀粉类物质混合发酵，来提高乙醇的浓度和产率。在这个过程中，会用到人类赖以生存的粮食类物质。

甘蔗渣和废糖蜜都属于制糖工业的副产品。甘蔗渣是甘蔗经破碎压榨提取蔗汁后的甘蔗茎的纤维性残渣，属于农业固体废弃物，甘蔗渣中含有大量的纤维素、半纤维素和木质素等。糖蜜含有大量可发酵糖，是很好的发酵原料。

单独使用甘蔗渣等木质纤维素发酵时，随着底物浓度的增加，会出现质量转移的限制，造成搅拌上的困难，使得乙醇产率不高，且发酵后的废液粘度较大，无法利用后续的废液发酵产沼气，实现废弃物资源利用化。另外，高负荷发酵提升乙醇浓度的同时也带来了一些技术挑战，如搅拌和混合困难、传质受限、发酵时间延长等。

因此，需要寻求一种提高乙醇产率，有效利用发酵后废液产生沼气且在发酵原料的高负荷状态下依然可以高效产乙醇的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有单独使用甘蔗渣发酵产乙醇时乙醇产率不高、废液难处理其高负荷状态下难以高效产乙醇的缺陷，提供一种以蔗渣、糖蜜和薯蓣渣作为混合原料联合产乙醇和沼气的方法，该方法提高了乙醇的产率，有效利用废液产生沼气，并且实现了废弃物资源利用化。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种蔗渣-糖蜜-薯蓣渣混合原料发酵乙醇联产沼气的方法，包括如下步骤：

S1.甘蔗渣预处理：将甘蔗渣粉碎，加入碱溶液，水洗、干燥，得到预处理后甘蔗渣；

S2.混合发酵：取预处理后甘蔗渣、菊叶薯蓣渣和糖蜜，先将菊叶薯蓣渣糖化，再将预处理后甘蔗渣、糖化后的菊叶薯蓣渣和糖蜜混匀，加入酵母活化液和纤维素酶，进行同步糖化发酵产乙醇；所述预处理后甘蔗渣、菊叶薯蓣渣和糖蜜的质量以固液比为12％～44％称取；

S3.厌氧发酵：同步糖化发酵后，移除乙醇，接入厌氧污泥，进行沼气发酵。

本发明提出了将甘蔗渣、菊叶薯蓣渣和糖蜜混合利用，联产生物燃料乙醇和沼气的方法。甘蔗渣酶解液中，除了糖分及少量的无机盐，成分较为单一；而糖蜜中含有丰富的氮、磷及维生素等营养成分，能为酵母发酵提供足够的营养源，且糖蜜以及糖化后的菊叶薯蓣渣改善了体系的流动性，提高了乙醇的产率，减小了废液的粘度，同时菊叶薯蓣渣代替了糖蜜和甘蔗渣生产不平衡问题，多原料混合使发酵后的废液更加适于厌氧发酵产沼气。将混合发酵废液中的乙醇回收后，发酵浓糟继续进行厌氧发酵产沼气，不仅解决了废液难处理的问题，而且实现了废弃物资源利用化。此外，糖蜜发酵不需要预处理和预糖化，减少了混合发酵产乙醇的工艺流程，降低了生产成本。