一种利用三角梅藤联产乙醇、丙酮和丁醇的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用三角梅藤联产乙醇、丙酮和丁醇的方法，属于生物质能源技术领域，所述乙醇、丙酮和丁醇是经过三角梅藤干燥、粉碎、预处理、水解、发酵等步骤制得的。本发明专利技术原材料来源广，联产乙醇、丙酮和丁醇成本低；本发的方法制得的糖得率为92.21%‑92.91%，丁醇得率为66.53%‑67.52%，丁醇纯度为99.61%‑99.73%，说明了糖转化率和丁醇得率高，采用本发明专利技术的方法可高产乙醇、丙酮和丁醇；本发明专利技术的方法能联产多种新能源，为能源紧缺问题提供了一种新的解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质能源
，具体涉及一种利用三角梅藤联产乙醇、丙酮和丁醇的方法。
技术介绍
随着人口的增长，粮食、能源与环境是人类面临的最主要挑战。以纤维素原料生产可再生清洁能源日益受到广泛关注，而以农作物废弃物为原料生产燃料丁醇、乙醇等被认为是最有发展前景的产业。三角梅藤中蛋白质含量低但碳水化合物含量高，个别品种碳水化合物含量高达干物质的78.89%，因而是生产生物质能的优质原料。国内外对蔓藤转化燃料丁醇、乙醇的研究已起步，目前丁醇、乙醇产率还比较低，瓶颈在于三角梅藤降解成可发酵糖的技术还不理想。因此，专利技术三角梅藤的高效降解工艺对三角梅藤的综合开发及木质纤维素的能源化利用均具有极高的经济价值和社会效益。利用木质纤维材料制取生物丁醇对缓解能源危机与环境恶化有重要的意义（生物质化学工程，2012，46(3)，39-44）。但在酶水解过程中，由于部分纤维素酶和半纤维素酶不可逆的以无效吸附的方式吸附在底物特别是木质素表面会导致酶活性的损失，此外纤维素本身的结晶结构和半纤维素结构的复杂性也是导致水解效率低的重要因素。在实际应用中，生物燃料丁醇由于其能够汽油以任意比混合，又无需对车辆进行改造，且其经济性高，可有效提高车辆的燃油效率和行驶里程。故生物燃料丁醇比生物乙醇更具优越的品质以及更高的热值转化率。因而，生物燃料丁醇将会更加赢得人们的青睐。传统的生物丁醇的制备方法是以玉米、麦类、大豆等谷物粮食为原料通过发酵制备而成的。但以粮食为原料生产生物燃料不仅不能满足社会需求，而且会危及粮食安全。有研究人员指出，即使美国种植的所有玉米和大豆都用于生产生物能源，也只能分别满足美国社会汽油需求的12％和柴油需求的6％。而玉米和大豆首先要满足粮食、饲料和其他经济需求，不可能都用来生产生物燃料。国际货币基金组织也警告说，全球用于生物燃料的谷物生产不断增加有可能对世界贫困产生严重影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种利用三角梅藤联产乙醇、丙酮和丁醇的方法，以解决三角梅藤降解成可发酵糖不完全导致乙醇、丙酮和丁醇产率低等问题。本专利技术原材料来源广，联产乙醇、丙酮和丁醇成本低；本专利技术的方法能联产多种新能源，为能源紧缺问题提供了一种新的解决方案。为了解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种利用三角梅藤联产乙醇、丙酮和丁醇的方法，包括以下步骤：S1：采用食盐水漂洗三角梅藤1.5-2h，漂洗后将三角梅藤放在温度为83-104℃下烘干至含水量≤8%，制得干三角梅藤；S2：将步骤S1制得的干三角梅藤粉碎，过筛子，制得三角梅藤颗粒；S3：将步骤S2制得的三角梅藤颗粒放入微波反应器中，加入溶液A混合均匀，加热至56-66℃，在搅拌转速为100-400r/min下预处理0.6-1.8h，接着冷却至室温后过滤，制得预处理的三角梅藤颗粒；所述溶液A为丁酮、乙醇、羧酸铵盐的混合液，所述丁酮的质量浓度为8%-10%，所述乙醇的质量浓度为60%-80%，所述羧酸铵盐的质量浓度为6%-8%，所述丁酮溶液、乙醇溶液、羧酸铵盐溶液的体积比为10-20:12-25:1-2，所述三角梅藤颗粒与溶液A的料液比为1:8-10g/mL；S4：将步骤S3制得的预处理的三角梅藤颗粒放入超声波反应器中，加入溶液B混合均匀，调节pH为1.2-1.8，加热至68-75℃，在搅拌转速为100-500r/min下处理1.2-2.5h，接着冷却至室温后过滤，制得糖液；所述溶液B为碳基磺酸钠、硫酸的混合液，所述碳基磺酸钠的质量浓度为5%-7%，所述硫酸的质量浓度为4%-6%，所述碳基磺酸钠溶液、硫酸溶液的体积比为6-10:5-8，所述预处理的三角梅藤颗粒与溶液B的料液比为1:3-6g/mL；S5：将步骤S4制得的糖液接入拜氏梭菌ATCC55025，添加酵母粉、蛋白、脂肪、乙酸铵、维生素、磷酸氢二钾、硝酸镁、硫酸钙，调节pH为5.4-6.6，控制温度为28-32℃下发酵60-90h，制得乙醇、丙酮和丁醇；所述拜氏梭菌ATCC55025质量为糖液质量的4%-8%，所述酵母粉、蛋白、脂肪、乙酸铵、维生素、磷酸氢二钾、硝酸镁、硫酸钙质量分别为糖液质量的0.03%-2%、0.02%-0.5%、0.02%-0.5%、0.04%-0.6%、0.04%-0.5%、0.16%-0.24%、0.09%-0.14%、0.1%-0.2%。进一步地，步骤S1中所述食盐水的浓度为18%-25%。进一步地，步骤S2中所述筛子的目数为120-180。进一步地，步骤S3中所述三角梅藤颗粒在微波反应器中预处理的温度为66℃，在搅拌转速为400r/min下预处理0.6h。进一步地，步骤S3中所述三角梅藤颗粒与溶液A的料液比为1:10g/mL。进一步地，步骤S4中所述预处理的三角梅藤颗粒在超声波反应器处理的pH为1.8，加热至75℃，在搅拌转速为500r/min下处理1.2h。进一步地，步骤S4中所述预处理的三角梅藤颗粒与溶液B的料液比为1:6g/mL。进一步地，步骤S5中所述拜氏梭菌ATCC55025质量为糖液质量的6%，所述酵母粉、蛋白、脂肪、乙酸铵、维生素、磷酸氢二钾、硝酸镁、硫酸钙质量分别为糖液质量的1%、0.25%、0.25%、0.3%、0.25%、0.2%、0.2%、0.15%。本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术原材料来源广，联产乙醇、丙酮和丁醇成本低；（2）本专利技术制备工艺简单，投入少，适合大规模的推广和应用；（3）可避免微生物酶发酵制糖工艺的不确定性，降低了技术风险；（4）糖转化率高，产生的残渣量少，是绿色环保型工艺；（5）水解温度较低，能源消耗少，有利于相关技术的推广和应用；（6）本发的方法制得的糖得率为92.21%-92.91%，丁醇得率为66.53%-67.52%，丁醇纯度为99.61%-99.73%，说明了糖转化率和丁醇得率高，因此，采用本专利技术的方法可高产乙醇、丙酮和丁醇；（7）本专利技术的方法能联产多种新能源，为能源紧缺问题提供了一种新的解决方案。【具体实施方式】为便于更好地理解本专利技术，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本专利技术的保护范围，但不限制本专利技术的保护范围。在实施例中，所述利用三角梅藤联产乙醇、丙酮和丁醇的方法，包括以下步骤：S1：采用浓度为18%-25%的食盐水漂洗三角梅藤1.5-2h，漂洗后将三角梅藤放在温度为83-104℃下烘干至含水量≤8%，制得干三角梅藤；S2：将步骤S1制得的干三角梅藤粉碎，过120-180目筛子，制得三角梅藤颗粒；S3：将步骤S2制得的三角梅藤颗粒放入微波反应器中，加入溶液A混合均匀，加热至56-66℃，在搅拌转速为100-400r/min下预处理0.6-1.8h，接着冷却至室温后过滤，制得预处理的三角梅藤颗粒；所述溶液A为丁酮、乙醇、羧酸铵盐的混合液，所述丁酮的质量浓度为8%-10%，所述乙醇的质量浓度为60%-80%，所述羧酸铵盐的质量浓度为6%-8%，所述丁酮溶液、乙醇溶液、羧酸铵盐溶液的体积比为10-20:12-25:1-2，所述三角梅藤颗粒与溶液A的料液比为1:8-10g/mL；S4：将步骤S3制得的预处理的三角梅藤颗粒放入超声波反应器中，加入溶液B混合均匀，调节pH为1.2-1.8，加热至68-7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用三角梅藤联产乙醇、丙酮和丁醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用食盐水漂洗三角梅藤1.5‑2h，漂洗后将三角梅藤放在温度为83‑104℃下烘干至含水量≤8%，制得干三角梅藤；S2：将步骤S1制得的干三角梅藤粉碎，过筛子，制得三角梅藤颗粒；S3：将步骤S2制得的三角梅藤颗粒放入微波反应器中，加入溶液A混合均匀，加热至56‑66℃，在搅拌转速为100‑400r/min下预处理0.6‑1.8h，接着冷却至室温后过滤，制得预处理的三角梅藤颗粒；所述溶液A为丁酮、乙醇、羧酸铵盐的混合液，所述丁酮的质量浓度为8%‑10%，所述乙醇的质量浓度为60%‑80%，所述羧酸铵盐的质量浓度为6%‑8%，所述丁酮溶液、乙醇溶液、羧酸铵盐溶液的体积比为10‑20:12‑25:1‑2，所述三角梅藤颗粒与溶液A的料液比为1:8‑10g/mL；S4：将步骤S3制得的预处理的三角梅藤颗粒放入超声波反应器中，加入溶液B混合均匀，调节pH为1.2‑1.8，加热至68‑75℃，在搅拌转速为100‑500r/min下处理1.2‑2.5h，接着冷却至室温后过滤，制得糖液；所述溶液B为碳基磺酸钠、硫酸的混合液，所述碳基磺酸钠的质量浓度为5%‑7%，所述硫酸的质量浓度为4%‑6%，所述碳基磺酸钠溶液、硫酸溶液的体积比为6‑10:5‑8，所述预处理的三角梅藤颗粒与溶液B的料液比为1:3‑6g/mL；S5：将步骤S4制得的糖液接入拜氏梭菌ATCC55025，添加酵母粉、蛋白、脂肪、乙酸铵、维生素、磷酸氢二钾、硝酸镁、硫酸钙，调节pH为5.4‑6.6，控制温度为28‑32℃下发酵60‑90h，制得乙醇、丙酮和丁醇；所述拜氏梭菌ATCC55025质量为糖液质量的4%‑8%，所述酵母粉、蛋白、脂肪、乙酸铵、维生素、磷酸氢二钾、硝酸镁、硫酸钙质量分别为糖液质量的0.03%‑2%、0.02%‑0.5%、0.02%‑0.5%、0.04%‑0.6%、0.04%‑0.5%、0.16%‑0.24%、0.09%‑0.14%、0.1%‑0.2%。...

【技术特征摘要】
1.一种利用三角梅藤联产乙醇、丙酮和丁醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用食盐水漂洗三角梅藤1.5-2h，漂洗后将三角梅藤放在温度为83-104℃下烘干至含水量≤8%，制得干三角梅藤；S2：将步骤S1制得的干三角梅藤粉碎，过筛子，制得三角梅藤颗粒；S3：将步骤S2制得的三角梅藤颗粒放入微波反应器中，加入溶液A混合均匀，加热至56-66℃，在搅拌转速为100-400r/min下预处理0.6-1.8h，接着冷却至室温后过滤，制得预处理的三角梅藤颗粒；所述溶液A为丁酮、乙醇、羧酸铵盐的混合液，所述丁酮的质量浓度为8%-10%，所述乙醇的质量浓度为60%-80%，所述羧酸铵盐的质量浓度为6%-8%，所述丁酮溶液、乙醇溶液、羧酸铵盐溶液的体积比为10-20:12-25:1-2，所述三角梅藤颗粒与溶液A的料液比为1:8-10g/mL；S4：将步骤S3制得的预处理的三角梅藤颗粒放入超声波反应器中，加入溶液B混合均匀，调节pH为1.2-1.8，加热至68-75℃，在搅拌转速为100-500r/min下处理1.2-2.5h，接着冷却至室温后过滤，制得糖液；所述溶液B为碳基磺酸钠、硫酸的混合液，所述碳基磺酸钠的质量浓度为5%-7%，所述硫酸的质量浓度为4%-6%，所述碳基磺酸钠溶液、硫酸溶液的体积比为6-10:5-8，所述预处理的三角梅藤颗粒与溶液B的料液比为1:3-6g/mL；S5：将步骤S4制得的糖液接入拜氏梭菌ATCC55025，添加酵母粉、蛋白、脂肪、乙酸铵、维生素、磷酸氢二钾、硝酸镁、硫酸钙，调节pH为5.4-6.6，控制温度为28-32℃下发酵60-90h，制得乙醇、丙酮和丁醇；所述拜氏梭菌ATCC55025质量为糖液质量的4%-8%，所述酵...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃央央，
申请(专利权)人：广西南宁荣威德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45