[发明专利]一种木质纤维素生物质联产乙醇、丙酮和丁醇的方法

摘要

本发明公开了一种木质纤维素生物质联产乙醇、丙酮和丁醇的方法，包括以下步骤（1）将木质纤维素材料粉碎，放入氨水溶液中浸泡得混合物；（2）将步骤（1）所得的混合物固液分离，固体进行爆破处理得到爆破渣；（3）将爆破渣置于水中，混匀，添加酶液，糖化，接种活化后的酿酒酵母菌液，进行同步糖化发酵；（4）然后发酵罐接入活化后的拜氏梭菌液，发酵得发酵液；（5）将发酵液经减压蒸馏得到粗乙醇、丙酮、丁醇，进一步精馏和脱水得到无水乙醇、丙酮、丁醇。通过本发明的方法，乙醇、丙酮、丁醇三种产物比例合理，由于高浓物料糖化使得酒精含量较高，同时ABE发酵的副产物此时可以与丁醇同时进行分离，有机溶剂的增加，降低了蒸馏成本。

主权项

一种木质纤维素生物质联产乙醇、丙酮和丁醇的方法，其特征是，包括以下步骤：（1）将木质纤维素材料粉碎，以液固质量比2～5：1置于质量浓度为0.5%~15%的氨水溶液中浸泡得混合物；（2）将步骤（1）所得的混合物进行固液分离，液体用于下一批木质纤维素材料浸泡，将含水固体进行爆破处理得到爆破渣；所述固体置于爆破机中，1.8~2.5MPa保压60~350s，2~10s完全卸压喷出爆破渣；（3）将步骤（2）中的爆破渣以液固质量比为4～8：1置于水中，调节pH为4～6、放入酶解反应器中，设置温度为45～60℃，混匀，添加纤维素酶酶液和木聚糖酶酶液，糖化2～20h后，将糖化后的渣液一起泵入发酵罐，接种活化后的酿酒酵母菌液，酿酒酵母菌液的接种量为发酵液体积的10%，进行同步糖化发酵12～72h；纤维素酶酶液添加量为：按爆破渣干物质中每克纤维素质量添加纤维素酶酶液5～10FPU，木聚糖酶酶液添加量为：按爆破渣干物质中每克纤维素质量添加木聚糖酶酶液5～40U；酿酒酵母活化方法为：向水中加入爆破渣，使爆破渣干物质含量为10%～25%（w/w），pH为4～6；按照爆破渣干物质中每克纤维素质量添加5～10FPU纤维素酶酶液，50℃糖化2～24h得到水解糖液；按照每升上述水解糖液中加入0～5克的玉米浆及0.5～1克酿酒酵母，34℃活化4～8h，此时酵母数量为2×108CFU/ml‑1×1013CFU/ml，即得活化后的酿酒酵母；（4）然后向步骤（3）中发酵罐按发酵液的体积接入2～10%的活化后的拜氏梭菌液，进行发酵得发酵液；拜氏梭菌活化方法为：向水中加入爆破渣，使爆破渣干物质含量为10%～25%（w/w），pH为4～6；按照爆破渣干物质中每克纤维素质量添加5～10FPU纤维素酶酶液，50℃糖化2～24h得到水解糖液，水解糖液中葡萄糖的浓度为40g/L；按照每升上述水解糖液中加入20克的玉米浆，pH为6.5～7.5，115℃灭菌20min，即得拜氏梭菌活化液，接入ATCC55025拜氏梭菌菌种，37℃活化16～24h，即得活化后的拜氏梭菌菌液，此时，拜氏梭菌的数量为106CFU/ml~1010 CFU/ml；（5）将步骤（4）中的发酵液经减压蒸馏得到粗乙醇、丙酮、丁醇，进一步精馏和脱水得到无水乙醇、丙酮、丁醇。