The invention relates to a polyethylene glycol water medium lignocellulosic saccharification and fermentation process. In the pretreatment of lignocellulose as substrate, with polyethylene glycol / water mixture as fermentation medium, batch adding substrate and cellulase, and before fermentation step to remove enzymolysis liquid solid residue strategy in reducing the concentration of toxic inhibitors increase solid content at the same time, to obtain high concentration ethanol. The present invention is: the Fed has advantages for heat and mass transfer during the hydrolysis process, can achieve a high concentration of reducing sugar hydrolysate; solid residue enzymatic fermentation inhibitor toxicity can be used as adsorbents, by centrifugal separation of fermentation effectively remove toxic substances, hydrolysate without detoxification treatment can be used directly polyethylene glycol fermentation, can effectively alleviate the inhibition toxicity of compounds on the ethanol fermentation of residual liquid; high concentration of reducing sugar hydrolysate obtained can improve the concentration of ethanol produced during fermentation, thereby reducing the cost of cellulosic ethanol production.
【技术实现步骤摘要】
一种以聚乙二醇-水为介质的木质纤维素分步糖化发酵法
本专利技术属于木质纤维素酶水解
,具体涉及一种以聚乙二醇-水为介质的木质纤维素分步糖化发酵法。
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭和环境污染的日益加剧,可再生清洁能源燃料乙醇的开发和利用受到了人们的广泛关注。传统的乙醇发酵以糖或淀粉为原料,二者都是食物的主要来源,以粮食为原料生产燃料乙醇已经对世界粮食安全构成了威胁,寻找其它原料替代粮食势在必行。木质纤维素作为自然界最为丰富且廉价的可再生资源,其主要成分纤维素半纤维素是潜在的燃料乙醇的生产原料,利用木质纤维素生产燃料乙醇成为世界各国研究的热点。木质纤维素原料酶解获得高浓度还原糖是降低纤维素乙醇生产成本的先决条件。而提高酶解体系底物固体含量是获得水解液中高浓度还原糖的直接方法,但是高底物固含量必然导致体系混合不均匀,传热传质能力变差,结果导致酶解效率降低;而且高固含量的酶解底物必然导致较高浓度的发酵毒性抑制物的产生,这严重影响酵母菌的正常生长和随后的乙醇发酵。文献报了很多方法:水洗脱毒、物理脱毒(真空浓缩气提法、膜分离法)、化学脱毒(是石灰中和、活性炭吸附、离子交换、溶剂萃取)、生物脱毒等对木质纤维素水解液进行脱毒。例如:BioprocessBiosystEng(2013)36:659–666采用活性炭吸附法讨论了糠醛、HMF、乙酰丙酸等发酵抑制剂对酵母细胞生长速度的影响;专利CA102226204B公开了在待处理糖液中添加可溶性电解质盐,然后加热通过膜组件进行膜蒸馏去除糖液中的发酵抑制物。但是,水洗、物理、化学脱毒等方式消耗大量水资源、设备投资成本高、 ...
【技术保护点】
一种以聚乙二醇‑水为介质的木质纤维素分步糖化发酵法,其特征在于该方法的步骤为:(1)将预处理的木质纤维素固体底物与酶解介质的按照一定固液比进行混合,然后添加纤维素酶,在pH为4.0‑5.5、温度为40‑60℃条件下进行初步酶解;(2)将步骤(1)中获得的酶解浆液进行固液分离,向所得液体中补加预处理的木质纤维素、纤维素酶,在40‑60℃条件下进行再次酶解;(3)将步骤(2)中获得的酶解浆液再次进行固液分离,可获得含有较高浓度可发酵糖的水解液;(4)向步骤(3)步中获得的含有可发酵糖的水解液中添加酿酒酵母,在pH为4.0‑5.5、温度为28‑40℃、发酵时间为4‑120h条件下进行发酵产乙醇。
【技术特征摘要】
1.一种以聚乙二醇-水为介质的木质纤维素分步糖化发酵法,其特征在于该方法的步骤为:(1)将预处理的木质纤维素固体底物与酶解介质的按照一定固液比进行混合,然后添加纤维素酶,在pH为4.0-5.5、温度为40-60℃条件下进行初步酶解;(2)将步骤(1)中获得的酶解浆液进行固液分离,向所得液体中补加预处理的木质纤维素、纤维素酶,在40-60℃条件下进行再次酶解;(3)将步骤(2)中获得的酶解浆液再次进行固液分离,可获得含有较高浓度可发酵糖的水解液;(4)向步骤(3)步中获得的含有可发酵糖的水解液中添加酿酒酵母,在pH为4.0-5.5、温度为28-40℃、发酵时间为4-120h条件下进行发酵产乙醇。2.按照权利要求1所述的一种以聚乙二醇-水为介质的木质纤维素分步糖化发酵法,其特征在于:步骤(1)中所述的酶解介质为聚乙二醇与水的混合物,聚乙二醇与水的质量比为2%-50%。3.按照权利要求3所述的一种以聚乙二醇-水为介质的木质纤维素分步糖化发酵法,其特征在于:所述聚乙二醇分子量为200~8000,优选为200-2000。4.按照权利要求1所述的一种以聚乙二醇-水为介质的木质纤维素分步糖化发酵法,其特征在于:步骤(1)、(2)中所述的预处理的纤维素与酶解介质的固液比均为5-50%g/ml;纤维素酶的添加量为10-80FPU/g木质纤维素原料。5.按照权利要求1所述的一种以聚乙二醇-水为介质的木质纤维素分步糖化发酵法,其特征在于:本发明步骤(1)、(2)所述的预处理的木质纤维素酶...
【专利技术属性】
技术研发人员:张宗超,刘秀梅,毛燎原,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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