一种木薯渣发酵生产乙醇的方法技术

本发明专利技术提供了一种木薯渣发酵生产乙醇的方法，包括以下步骤：将木薯渣粉碎，加水调成木薯渣浆料，调节pH，加入硫酸铵，高压蒸汽灭菌，冷却；在无菌操作条件下加入纤维素酶，同时加入酿酒活性干酵母，依次进行好氧发酵和厌氧发酵，发酵时分批添加木薯渣；加入木薯粉，加入α‑淀粉酶后，加水后，蒸煮之后冷却，得到木薯粉液化液；木薯渣浆料发酵至一段时间后，在无菌操作条件下加入糖化酶和木薯粉液化液，采用常规乙醇发酵工艺，得到乙醇发酵醪。本发明专利技术是以木薯渣为原料生产乙醇的新工艺，能够提高木薯燃料乙醇装置的整体经济效益。

A method of producing ethanol by a kind of cassava residue

The invention provides a method for producing ethanol by cassava residue, which includes the following steps: pulverizing cassava residue, adding water into tapioca slurry, adjusting pH, adding ammonium sulfate, sterilizing high pressure steam, cooling, adding cellulase under the aseptic operation condition and adding wine active dry yeast at the same time, conducting aerobic fermentation in turn. The cassava residue was added to the anaerobic fermentation, and the cassava residue was added to the fermentation time. After adding the cassava powder and adding the alpha amylase, the cassava powder was cooled and the cassava powder liquefied liquid was obtained. After a period of fermentation, the cassava pulp was fermented and the saccharifying enzyme and cassava liquefaction liquid were added under the aseptic operation, and the conventional ethanol fermentation process was obtained. Ethanol fermenting mash. The invention is a new process for producing ethanol by using cassava dregs as raw material, and can improve the overall economic benefit of cassava fuel ethanol plant.

【技术实现步骤摘要】
一种木薯渣发酵生产乙醇的方法
本专利技术属于生物化工
，涉及一种由木薯酒精厂经厌氧处理后产生的废渣为原料同步糖化发酵生产乙醇的方法。
技术介绍
近年来，燃料乙醇作为新的可再生燃料替代品日益受到各国的重视，其中非粮乙醇是今后产业发展的基本方向，作为从粮食乙醇到纤维素乙醇的过渡，木薯乙醇是目前的发展重点之一。这类项目的特点之一是相应产生大量废渣，每生产1吨木薯乙醇大约产生0.33吨木薯渣(干基)，因此，如何提高木薯渣的综合利用价值，变废为宝，是木薯酒精行业亟待解决的问题。目前木薯渣主要用于酒精生产的原料的公开文献报道如下：1.“木薯渣的发酵工艺研究”(苏小建，谢丽霞等，广西师范大学环境与资环学院，《粮油加工》，2010，10：127-129)研究了利用木薯制取淀粉过程中所产生的废弃固体物发酵制取乙醇的最优条件，结果表明：在料水比1∶4，温度35℃，酵母种类为高活性干酵母，纤维素酶用量为0.15g的条件下乙醇的最高产率为27.3％。2.“木薯渣酒精生产新工艺”(广西明阳生物科技股份有限公司，专利号：CN101195836A将生产淀粉后的木薯渣与生木薯或木薯干片分开，分别进行蒸煮和糖化，木薯渣经糖化后进行渣水分离，固渣直接作为饲料或肥料，分离的木薯渣糖化滤液用于作生木薯或木薯干片的调浆用液，进一步发酵生产乙醇。采用此工艺后，吨乙醇的木薯干片消耗由2.7吨降至2.2吨。但该方法中木薯渣的利用率不高，因此，乙醇的产率受到限制。3.“采用含木薯渣的原料制备乙醇的方法”(中粮集团有限公司，专利号：CN101423849A涉及的是将含木薯渣的原料与酶混合，酶解含木薯渣的原料中的纤维素，得到酶解产物，并发酵该酶解产物，其中，将含木薯渣的原料与酶混合的方法包括将含木薯渣的原料分批与酶混合，所述分批次数至少为2次，每批加入的含木薯渣的原料的量至多为全部含木薯渣的原料质量的60％，该法虽然能够提高含木薯渣原料的利用率，但采用了先糖化后发酵的方式，设备利用率低，生产周期长，同时乙醇浓度偏低，使后续产品精制过程能耗较高。可见，目前所用的木薯渣原料大多是淀粉厂的废渣，少数利用木薯酒精厂废渣生产乙醇的工艺存在木薯渣的利用率不高，乙醇浓度偏低及设备利用率低的问题，随着木薯乙醇产业的发展，迫切需要寻找一种以木薯渣为原料生产乙醇的新工艺，以提高木薯燃料乙醇装置的整体经济效益。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为木薯酒精厂经厌氧发酵后产生的废渣提供一种利用率高，发酵液中乙醇浓度高的方法，提高木薯燃料乙醇装置的经济效益。为达到上述目的，本专利技术提供一种木薯渣发酵生产乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将木薯渣粉碎，加水调成木薯渣浆料，pH调至4.0～5.0，然后加入0.5g/L～0.75g/L的硫酸铵，高压蒸汽灭菌，冷却；(2)步骤(1)中灭菌后的木薯渣浆料在无菌操作条件下加入纤维素酶，同时加入酿酒活性干酵母，先好氧发酵4h～6h，再厌氧发酵，发酵的20h内分批添加木薯渣，使最终木薯渣与水的质量比为1:2～1:3；(3)称取步骤(2)所加入木薯渣质量的3～4倍的木薯粉，加入α-淀粉酶后，与水以1:2～1:2.5的比例混合均匀，放入90℃～97℃水浴中，蒸煮20min～40min之后冷却，得到木薯粉液化液；(4)步骤(2)中所述木薯渣浆料发酵至15h～25h时，在无菌操作条件下加入糖化酶，同时加入步骤(3)得到的木薯粉液化液，然后采用乙醇发酵工艺，得到乙醇发酵醪，再经蒸馏后得到乙醇。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(1)中，优选的是，木薯渣粉碎后，筛选粒径小于0.85mm的部分加水调成木薯渣浆料。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(1)中，优选的是，所述木薯渣浆料中，木薯渣与水的质量比为1:4～1:8，步骤(1)和步骤(2)中，所述木薯渣均为干燥后含水量小于5％的木薯渣。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(1)中，所述高压蒸汽灭菌的具体条件优选为：110℃～115℃，压力0.14MPa～0.17MPa，灭菌20min～40min。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(1)中，优选的是，灭菌后的木薯渣浆料，冷却至30℃～35℃。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(2)中，所述纤维素酶的添加量优选为每克木薯渣15～50酶活力单位。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(2)中，所述酿酒活性干酵母的添加量优选为每升木薯渣浆料0.5g～1.5g。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(2)中，所述木薯渣浆料的发酵温度优选为32℃～37℃。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(3)中，所述α-淀粉酶的加入量优选为每克木薯粉8U～15U。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(4)中，所述糖化酶的添加量优选为每克木薯粉150U～200U。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，步骤(4)中，所述乙醇发酵工艺的发酵温度优选为32℃～37℃。本专利技术所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，可得到体积浓度14％左右的乙醇发酵醪。专利技术效果：(1)本专利技术所用原料为木薯渣(也可称为木薯酒精渣)，是木薯酒精厂生产乙醇产生的废渣，其中主要成分为纤维素、半纤维素、木质素，基本不含淀粉。本专利技术提出的以木薯酒精厂产生的经厌氧处理后的废渣为原料同步糖化发酵生产乙醇的方法，解决了木薯渣废弃物的利用问题，提高了木薯乙醇装置的整体经济效益。(2)采用同步糖化发酵的方式，糖化和发酵在同一个反应器中进行，设备投资省，生产周期短，同时可使葡萄糖浓度保持较低的水平，有利于防止染菌。(3)在木薯渣发酵生产乙醇的基础上，提出一种木薯渣与木薯粉混合原料发酵工艺，在不增加木薯用量的前提下提高乙醇产量，同时，发酵液中乙醇体积浓度达到14％左右，不会增加后续产品精制过程的能耗。在生产中可根据需要和实际情况灵活采取单独发酵或者混合发酵的方式(4)该工艺无需对现有设备进行改造，木薯酒精渣无需经过预处理，粉碎后可直接作为发酵的原料，大大降低了能耗，工艺简单、简便易行，同时降低了木薯废渣的排放量。具体实施方式下面的实施例将对本专利技术做进一步的说明，但并不因此而限制本专利技术。本实施例中所用的木薯渣为木薯酒精厂产生的经厌氧处理后的废渣，其成分组成(质量分数％)如下表：纤维素木质素半纤维素灰分其它31.0414.5912.2321.7120.43实施例1木薯渣经粉碎后取粒径小于0.85mm的部分400g(绝干)，在5L发酵罐中加水2000mL调成浆料，然后加入1.5g的硫酸铵，pH值调至4.5，于110℃高压蒸汽灭菌20min，冷却至30℃，加入纤维素酶3200FPU及2g酿酒活性干酵母，发酵温度控制为35℃，发酵过程中在20h内分批补料，使总的木薯渣加入量为800g，发酵液中乙醇体积分数在36小时达到7.5％，乙醇产率为0.15g/g。实施例2木薯渣经粉碎后取粒径小于0.85mm的部分400g(绝干)，在5L发酵罐中加水2000mL调成浆料，然后加入1.0g的硫酸铵，pH值调至4.0，于110℃高压蒸汽灭菌20min，冷却至30℃，加入纤维素酶1200FPU及1g酿酒活性干酵母，发酵温度控制为37℃，发酵过程中在20h内分批补料，使总的木薯渣加入量为1000g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木薯渣发酵生产乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将木薯渣粉碎，加水调成木薯渣浆料，pH调至4.0～5.0，然后加入0.5g/L～0.75g/L的硫酸铵，高压蒸汽灭菌，冷却；(2)步骤(1)中灭菌后的木薯渣浆料在无菌操作条件下加入纤维素酶，同时加入酿酒活性干酵母，先好氧发酵4h～6h，再厌氧发酵，发酵的20h内分批添加木薯渣，使最终木薯渣与水的质量比为1:2～1:3；(3)称取步骤(2)所加入木薯渣质量的3～4倍的木薯粉，加入α‑淀粉酶后，与水以1:2～1:2.5的比例混合均匀，放入90℃～97℃水浴中，蒸煮20min～40min之后冷却，得到木薯粉液化液；(4)步骤(2)中所述木薯渣浆料发酵至15h～25h时，在无菌操作条件下加入糖化酶，同时加入步骤(3)得到的木薯粉液化液，然后采用乙醇发酵工艺，得到乙醇发酵醪，再经蒸馏后得到乙醇。

【技术特征摘要】
1.一种木薯渣发酵生产乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将木薯渣粉碎，加水调成木薯渣浆料，pH调至4.0～5.0，然后加入0.5g/L～0.75g/L的硫酸铵，高压蒸汽灭菌，冷却；(2)步骤(1)中灭菌后的木薯渣浆料在无菌操作条件下加入纤维素酶，同时加入酿酒活性干酵母，先好氧发酵4h～6h，再厌氧发酵，发酵的20h内分批添加木薯渣，使最终木薯渣与水的质量比为1:2～1:3；(3)称取步骤(2)所加入木薯渣质量的3～4倍的木薯粉，加入α-淀粉酶后，与水以1:2～1:2.5的比例混合均匀，放入90℃～97℃水浴中，蒸煮20min～40min之后冷却，得到木薯粉液化液；(4)步骤(2)中所述木薯渣浆料发酵至15h～25h时，在无菌操作条件下加入糖化酶，同时加入步骤(3)得到的木薯粉液化液，然后采用乙醇发酵工艺，得到乙醇发酵醪，再经蒸馏后得到乙醇。2.根据权利要求1所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，其特征在于，步骤(1)中，木薯渣粉碎后，筛选粒径小于0.85mm的部分加水调成木薯渣浆料。3.根据权利要求1所述的木薯渣发酵生产乙醇的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述木薯渣浆料中，木薯渣与水的质量比为1:4～1:8，步骤(1)和步骤(2)中，所述木薯渣均为干燥后含水量小...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐友海，岳军，刘海军，王继艳，胡世洋，惠继星，吕继萍，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11