[发明专利]一种汽爆杨树树干和树枝及发酵产乙醇的工艺方法

摘要

本发明涉及利用杨树树干和树枝汽爆预处理以及发酵产乙醇的工艺方法。包括以下步骤：(1)以废弃的杨树树干和树枝为原料汽爆预处理，汽爆的压力为3.1-3.3MPa、温度为210-220℃条件下、处理45-55秒；(2)纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶混合酶液的配制；(3)水解处理24-48小时；(4)浓缩水解液至糖浓度为70g/L；(5)发酵培养基的制备；(6)嗜鞣管囊酵母和酿酒酵母混合发酵产乙醇，得到乙醇浓度为3-6%的发酵液，发酵液中的糖醇转化率达到35-39%。本发明有利于降低石化资源的过度开发，缓解日益严重的地球温室效应，具有重大的社会效益；将价格便宜的杨树树干和树枝经过预处理并发酵生产乙醇，能够替代石油天然气等不可再生资源，经济效益显著，市场前景广阔。

主权项

一种汽爆杨树树干和树枝及发酵产乙醇的工艺方法，其特征在于包括以下操作方法： （1）、杨树树干和树枝的汽爆预处理A、将杨树树干和树枝晒干或晾干或烘干到含水量为10‑20%；加工成长度为5‑15厘米、直径为2‑3厘米的条状；B、将条状的杨树树干和树枝放入汽爆机，压力为3.1‑3.3 MPa、温度为210‑220℃条件下，处理45‑55秒；得到树干和树枝纤维； （2）、混合酶配制混合酶液的配制：以浓度0.05 mol/L pH 5.0的柠檬酸缓冲液为溶剂，配制含有浓度10 IU/mL的纤维素酶、浓度20 IU/mL的木聚糖酶和浓度50 IU/mL的果胶酶的混合酶液；使用的酶制剂活性分别为：纤维素酶的活性为10000IU/g，木聚糖酶的活性为200000IU/g，果胶酶的活性为50000U/mL；浓度0.05 mol/L pH 5.0的柠檬酸缓冲液的配制方法如下：A、浓度0.1 mol/L 的柠檬酸溶液的配制：称取一水柠檬酸（分子量210.14）21.01 g 于500 mL大烧杯中，用少量蒸馏水溶解后，移入1000 mL容量瓶中用蒸馏水定容至1000 mL，充分混匀，即为柠檬酸酸液；B、浓度0.1 mol/L 的柠檬酸钠溶液的配制：称取二水柠檬酸钠（分子量294.12）29.41 g于500 mL大烧杯中，用少量蒸馏水溶解后，移入1000 mL容量瓶中，然后用蒸馏水定容至1000 mL，充分混匀，即为柠檬酸盐液；C、浓度0.05 mol/L pH 5.0 的柠檬酸缓冲液的配制 取上述柠檬酸酸液20.5 mL，柠檬酸盐液29.5 mL，充分混匀，用蒸馏水定容至100 mL，充分混匀，调pH5.0，即为0.05 mol/L pH5.0 的柠檬酸缓冲液； （3）、水解处理将树干和树枝纤维脱水至含水率为10‑20%，再与混合酶液混合，固液比1:20；在温度50℃、转速150rpm恒温摇床下，处理时间24‑48小时；通过30‑40目筛网过滤，除去酶解后的残渣，收集水解液，浓缩水解液至糖浓度为70g/L，得到浓度为浓缩液70g/L；（4）、菌种的扩大培养  将嗜鞣管囊酵母（Pachysolen tannophilus As2.1585）在液体培养基中进行摇瓶培养，培养条件：转速120‑150rpm，温度30℃，液体培养基的配方为：木糖40 g/L，酵母浸粉 10g/L，硫酸铵1g/L，磷酸二氢钾1g/L，七水硫酸镁1g/L；培养条件为温度30℃，转速120‑150rpm，培养15‑20小时；得到嗜鞣管囊酵母菌株；将酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae 31475）在麦芽汁琼脂中进行摇瓶培养，培养条件：转速120‑150rpm，温度30℃，麦芽汁琼脂的配方为：麦芽汁1.0L，琼脂粉15g，自然pH值，培养条件为温度30℃，转速120‑150rpm，培养15‑24小时；得到酿酒酵母菌株；按体积比将所述嗜鞣管囊酵母菌株和酿酒酵母菌株进行等比例混合，作为原始菌株；（5）、发酵产乙醇  按5‑10%的接种量将原始菌株接种于发酵培养液中，发酵培养液的配方为：浓缩液70g/L，酵母浸粉10g/L，硫酸铵1g/L，磷酸二氢钾1g/L，七水硫酸镁1g/L；发酵时间30‑42小时，得到乙醇浓度为3‑6%的发酵液，发酵液中的糖醇转化率达到35‑39%。