一种玉米秸秆同步发酵工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种玉米秸秆同步发酵工艺，包括如下步骤：收集还没有老化的含水量在50％以上的秸秆置于低温条件密封保存3个月后，取出，粉碎至粒径为2.5cm的玉米秸秆颗粒；使用1.5％NaOH溶液对玉米秸秆颗粒浸泡后，置于恒温水浴中进行碱式抽提反应；反应完毕后，将所得产物用纯水水洗至中性pH，烘干后置于初始底物浓度为1g/100mL的反应体系内，在36℃的条件下，以每分钟80rmp的速度同步糖化发酵96h后，离心，得水解液，完成水解液的脱毒处理。本发明专利技术利用农作物废弃的秸秆发酵产酒精，从而获得了燃料乙醇，也同时增加了社会的效益，解决了秸秆焚烧污染环境的问题，且通过工艺参数的优化，大大提高了乙醇的得率。

Synchronous fermentation process of corn stalk

The invention discloses a corn straw synchronous fermentation process, which comprises the following steps: collection is not aging with more than 50% water in low temperature straw sealed after 3 months out, corn straw particles crushed to the size of 2.5cm; the corn stalks after soaking with 1.5%NaOH solution, alkaline extraction the reaction in a constant temperature bath; after the reaction, the product of pure water washing to neutral pH, after drying into the initial substrate concentration for the reaction system of 1g/100mL, at the temperature of 36 DEG C, the speed of 80rmp per minute simultaneous saccharification and fermentation of 96h after centrifugation, was hydrolyzed, complete detoxification of hydrolysate the. The crop waste straw fermentation to produce alcohol using the invention to obtain fuel ethanol, and also increases the social benefit, solves the problem of straw burning pollution of the environment, and through optimization of process parameters, greatly improving the yield of ethanol.

【技术实现步骤摘要】
一种玉米秸秆同步发酵工艺
本专利技术涉及生物质能源制备领域，具体涉及一种玉米秸秆同步发酵工艺。
技术介绍
能源危机早在几十年之前就已经悄然步入人类的视线之中，伴随着上世纪中叶的能源危机，世界上的能源储备正在急速下降，为了我们人类的繁衍生息，各国都在可再生能源这一块投入了相当大的精力。因为能源就是人类能持久生活下去的保障。石油资源虽然储备量很大，但它毕竟是有限的，从石油出口国竞相上涨的油价可以看出能源短缺的问题离我们越来越近了。可燃冰和太阳能资源一直是各国科学家研究的热点，但到目前为止，开发难度还是非常大，高额的使用成本也让很多人望而却步。最近几十年间，科学家已经将视线转移到生物质能源这一领域，生物质能源是众所周知的清洁能源，很多国家已经将生物质能源应用到汽车和家用领域。生物质能源可以以气液固三种形态存在，为其广泛的使用提供了很好的前提。乙醇是常见的生物质能源之一，在当今社会起着不可或缺的作用，每年收割季节的废弃秸秆往往可以用来进行乙醇的生产。乙醇与可燃冰和太阳能一样是清洁能源，在开发利用时对环境污染很小，甚至可以达到无污染。玉米秸秆发酵产酒精工艺的进展正在如火如荼的探索之中。但是想进行商业化的大规模生产仍然有很多问题，如何提高乙醇的得率和获得高转化率已经是研究的热点。在我国每年收割季节之后，废弃玉米秸秆的处理方式一直都是一个不可避免的问题，在环境问题越来越重视的今天，世界各国对新能源开发这一领域都投入了相当大的力度。玉米秸秆在农户家通常采用直接集体焚烧或者自然风干售卖的方式进行处理，这两种方式都没有对玉米秸秆进行高效的利用。仅我国每年的玉米秸秆产量都达到上亿吨，如果能将这些玉米秸秆进行发酵产酒精，那么每年我国的酒精产量会大幅度上升，由此可见玉米秸秆的研究前景十分广阔。中国是能源消耗的大国，也是始终是走在世界前列的产乙醇大国，鉴于我国能源的紧缺，乙醇这种新能源的大力开发可以解燃眉之急。我国国内乙醇的总产量每年可以达到140万吨，在所有乙醇工厂生产乙醇的过程中，使用淀粉质类和糖蜜类原材料的占相当多的比例。随着我国科学家在生物质能源方面研究的不断突破，玉米秸秆已经被科学家认为是可以低成本大批量生产乙醇的重要材料，随着生产工艺的不断扩大和改进，利用玉米秸秆中的纤维素生产乙醇的发酵工艺越来越成熟，国内各大高校和科研院所均有卓越性的进展。而玉米秸秆的收割是整个工艺的第一步，这就涉及到玉米秸秆收割时间和存储方式的一系列问题。农作物秸秆种植普遍都具有季节性，通常都不能一次性利用，如何进行存储和存储几个月是一个影响其内部纤维素转化率的问题。如果在收获时间和收获方式上采用有利于后续发酵工艺流程的方式，就又可以在秸秆预处理和水解步骤上进一步优化，使得秸秆原材料可以得到更充分的利用。露天下阳光暴晒至秸秆含水量降至最低是农村收割季节后较常见的废弃秸秆处理方法，农村的玉米秸秆通常采用这种简单的方式，这是由于废弃秸秆较多，收集起来费时费力，一般在农作物收割后，统一收集起来进行晒干，直到玉米秸秆的含水量小于10％。根据气候和环境差异，存储的时间也由天气而定。在干存储的过程中，干物质的损失量大约在15％，而且秸秆属于易燃物品，安全问题也是需要考虑的一环。湿法青储是一种不同于干存储的存储方式，在废弃秸秆前处理工艺中是一个较新的方法。具体方法是收集还没有干旱老化的玉米秸秆，应保证秸秆中含水量在50％以上或者更多，将满足此条件的玉米秸秆收集后密封保存，在存放一定时间后再解封使用。湿存储是在玉米秸秆废弃后直接进行收集存储，这可以提高秸秆的收割效率，不必等晒干的时间，同时也增加了原料的均一性，使秸秆中干物质的损失降到最低。所以说粒径，时间和存储方式都会对玉米秸秆同步发酵的工艺产生影响，系统的分析不同前处理方式对玉米秸秆发酵工艺的影响很有必要。同步糖化发酵法在以玉米秸秆为原料生产乙醇的工艺流程中表现优异，它与以往的发酵方法不同，此法可以最大程度的降低总反应体系中的反馈抑制作用。它让玉米秸秆的水解和发酵在同一个体系中进行，在这个反应体系中，纤维素酶利用玉米秸秆为底物产糖后直接被酿酒酵母发酵成为乙醇。避免了浓度过高而对反应产生的反馈抑制作用和处理分步反应时大量副产物的难题。整个工艺流程只有一步，这使得设备的利用率得到提升，也缩短了整个工艺的反应时间，此法从长远的经济效益来看是尤为必要的。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种玉米秸秆同步发酵工艺，利用农作物废弃的秸秆发酵产酒精，从而获得了燃料乙醇，也同时增加了社会的效益，解决了秸秆焚烧污染环境的问题，且通过工艺参数的优化，大大提高了乙醇的得率。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种玉米秸秆同步发酵工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1、收集还没有老化的含水量在50％以上的秸秆置于低温条件密封保存3个月后，取出，粉碎至粒径为2.5cm的玉米秸秆颗粒；S2、使用1.5％NaOH溶液对所得的玉米秸秆颗粒进行浸泡，然后置于80℃恒温水浴条件下反应1h进行碱式抽提反应；反应完毕后，将所得产物用纯水水洗至中性pH，然后进行烘干处理；S3、取酿酒干酵母适量，按OD值为2的比例进行溶解，然后将菌液转移至配置好的土豆培养基上进行培养，待其上长满菌后，进行转管纯化，继续培养，待纯化后的酿酒酵母刚好长满斜面试管培养基后，备用；S4、将步骤S2所得的玉米秸秆置于初始底物浓度为1g/100mL的反应体系内，纤维素酶用量为30FPU/g，β-葡萄糖苷酶用量为15FPU/g，加入酿酒酵母使体系中酵母的OD值为2，柠檬酸钠调节pH为4.8，然后在36℃的条件下，以每分钟80rmp的速度同步糖化发酵96h，发酵完成后，使用高速离心机以10000r/min的速度离心5min，弃掉玉米秸秆残渣沉淀，得水解液；S5、在所得的水解液中按质量比1％加入适量活性炭，从而完成水解液的脱毒处理。本专利技术利用农作物废弃的秸秆发酵产酒精，从而获得了燃料乙醇，也同时增加了社会的效益，解决了秸秆焚烧污染环境的问题，且通过工艺参数的优化，大大提高了乙醇的得率。附图说明图1为本专利技术实施例中的葡萄糖标准曲线。图2为本专利技术实施例中的乙醇标准曲线。图3为本专利技术实施例中不同粒径条件对酒精吸光度的影响。图4为本专利技术实施例中不同存储时间对酒精吸光度的影响。图5为本专利技术实施例中不同存储方式对酒精吸光度影响.图6为本专利技术实施例中活性炭脱毒前后对酒精吸光度的影响。具体实施方式为了使本专利技术的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例中所用玉米秸秆产自吉林省吉林市九站经济技术开发区附近农村。通过以下方法完成玉米秸秆三种主要成分的测定：(1)纤维素含量测定①材料准备：取预处理前后的玉米秸秆样品适量，粉碎机粉碎过筛，精确称量过筛后的玉米秸秆样品0.1g加入到锥形瓶中，加入等比例醋酸和硝酸混合液共5mL，置于沸水浴中加热30分钟，水浴完毕后进行冷却，再全部转至50mL离心管中，不足45mL时加超纯水补齐，置于低速离心机中以4000r/min的速度离心20分钟，离心后取沉淀，将沉淀水洗三次后置于鼓风干燥箱中干燥备用。②含量测定：烘干后的样品置于锥形瓶中，加10mL质量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玉米秸秆同步发酵工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1、收集还没有老化的含水量在50％以上的秸秆置于低温条件密封保存3个月后，取出，粉碎至粒径为2.5cm的玉米秸秆颗粒；S2、使用1.5％NaOH溶液对所得的玉米秸秆颗粒进行浸泡，然后置于80℃恒温水浴条件下反应1h进行碱式抽提反应；反应完毕后，将所得产物用纯水水洗至中性pH，然后进行烘干处理；S3、取酿酒干酵母适量，按OD值为2的比例进行溶解，然后将菌液转移至配置好的土豆培养基上进行培养，待其上长满菌后，进行转管纯化，继续培养，待纯化后的酿酒酵母刚好长满斜面试管培养基后，备用；S4、将步骤S2所得的玉米秸秆置于初始底物浓度为1g/100mL的反应体系内，纤维素酶用量为30FPU/g，β‑葡萄糖苷酶用量为15FPU/g，加入酿酒酵母使体系中酵母的OD值为2，柠檬酸钠调节pH为4.8，然后在36℃的条件下，以每分钟80rmp的速度同步糖化发酵96h，发酵完成后，使用高速离心机以10000r/min的速度离心5min，弃掉玉米秸秆残渣沉淀，得水解液；S5、在所得的水解液中按质量比1％加入适量活性炭，从而完成水解液的脱毒处理。

【技术特征摘要】
1.一种玉米秸秆同步发酵工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1、收集还没有老化的含水量在50％以上的秸秆置于低温条件密封保存3个月后，取出，粉碎至粒径为2.5cm的玉米秸秆颗粒；S2、使用1.5％NaOH溶液对所得的玉米秸秆颗粒进行浸泡，然后置于80℃恒温水浴条件下反应1h进行碱式抽提反应；反应完毕后，将所得产物用纯水水洗至中性pH，然后进行烘干处理；S3、取酿酒干酵母适量，按OD值为2的比例进行溶解，然后将菌液转移至配置好的土豆培养基上进行培养，待其上长满菌后，进行转管纯化，继续培养，待纯...

【专利技术属性】
技术研发人员：董长颖，麻馨月，王俊玲，薛健，赵雪，张欣，宋忠文，
申请(专利权)人：吉林农业科技学院，
类型：发明
国别省市：吉林,22