[发明专利]一种纤维素乙醇的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维素乙醇的制备方法，该制备方法将木质纤维素类生物质粉碎，进行水热反应，降温得混合料液，调节其pH，加入纤维素酶与木聚糖酶酶解，酶解结束后再接种酵母发酵制备纤维素乙醇。本发明利用水热短时解聚预处理，获得低毒的预处理液，一锅法制备纤维素乙醇，简化了操作步骤，同时保留了预处理液中的木聚糖，实现五六碳糖共发酵，显著提高纤维素乙醇的产量，提供了一种低成本、低能耗、无废水排放，且能全面利用木质纤维素中有效糖成分的高效的纤维素乙醇制备方法。

技术领域

本发明涉及纤维素乙醇制备技术领域，具体地，涉及一种纤维素乙醇的制备方法。

背景技术

世界经济的飞速发展离不开煤、石油、天然气与核裂变能等化石能源的投入使用，但伴随而来的也是日益严苛的环境问题，如化石资源日渐枯竭，全球气温逐年上升，生态环境愈加恶化。近期，国际能源署发布的《2020能源技术展望报告》指出，目前，能源行业排放的有害温室气体占比全球约1/3，能源行业作为各国一直以来最为重视的减排领域，面临的节能减排任务艰巨。发展可再生能源以不断推进能源的转型和结构的调整，是应对现如今能源危机的优先选择。

燃料纤维素乙醇作为一种新型的生物质能，其具有可再生与环境友好等双重属性，是唯一可存储和运输的可再生能源。目前，欧美发达国家及巴西等发展中国家已经广泛使用燃料纤维素乙醇。我国作为传统的农业大国，生物质资源十分丰富，其中农林业废弃物如甘蔗渣、小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆等蕴藏着丰富的生物质能，因此我国已于2001年开始试点使用燃料纤维素乙醇，现已成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料纤维素乙醇的生产国和应用国。

但是，相较于石油和粮食纤维素乙醇，纤维素乙醇目前的市场竞争优势还不强，成本仍然制约其产业规模化发展。由于木质纤维素转化为纤维素乙醇需要经过预处理、酶解、发酵等过程，大部分预处理方法生物相容性较差，需在酶解发酵之前对生物质进行一定的前处理，如专利CN101787384A公开了一种木质纤维原料耦合酶解糖化的方法，但是该方法需要多次过滤、水洗、稀释等，这样制备过程不仅繁琐，耗时长，能耗和水耗都比较高，存在资源浪费和废弃物难以处理的问题，缺乏经济有效的预处理技术必然使得纤维素乙醇制备工艺成本居高不下。因此，寻得经济有效的预处理方法是使得纤维素乙醇制备成本降低的有力举措之一。另外，大部分预处理方法通过去除与纤维素紧密相连的木质素来提高纤维素酶的可及性，预处理过程中不可避免造成半纤维素损失，而半纤维素的主要成分为木聚糖，木聚糖通过酶解发酵产纤维素乙醇，如果将半纤维素糖也用于纤维素乙醇制备，实现木质纤维素的全糖高效利用，不仅可以提升纤维素乙醇产量，也可以降低纤维素乙醇制备成本。

因此，需要开发出一种低成本、低能耗、高效、无废水排放，且能全面利用木质纤维素中有效糖成分的纤维素乙醇制备方法。

发明内容

本发明旨在提供一种纤维素乙醇的制备方法。本发明通过将木质纤维素类生物质粉碎，进行水热反应，降温得混合料液，调节其pH，加入纤维素酶与木聚糖酶酶解，酶解结束后再接种酵母发酵制备纤维素乙醇。本发明利用水热短时解聚预处理，获得低毒的预处理液以确保后续步骤中的酶和酵母能够顺利存活，一锅法制备纤维素乙醇，简化了操作步骤，同时保留了预处理液中的木聚糖，实现五六碳糖共发酵，显著提高了纤维素乙醇的产量，提供一种低成本、低能耗、高效、无废水排放，且能全面利用木质纤维素中有效糖成分的纤维素乙醇制备方法。

因此，本发明的目的是提供一种纤维素乙醇的制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下方案实现的：

S1.将木质纤维素类生物质粉碎，进行水热反应，降温制得木质纤维素类生物质混合料液；

S2.调节步骤S1所得木质纤维素类生物质混合料液的pH，加入纤维素酶与木聚糖酶，酶解获得酶解液；

S3.将酵母接种于步骤S2所得酶解液中发酵制备纤维素乙醇。