采用木质纤维素制备乙醇的方法技术

技术编号:19875329 阅读:35 留言:0更新日期:2018-12-22 16:51
针对现有技术中纤维素乙醇制备技术中所存在酶制剂成本高、乙醇产量低的问题,本发明专利技术提供了采用木质纤维素制备乙醇的方法。所述方法包括预处理、糖化、酵母菌发酵和乙醇蒸馏等步骤。本发明专利技术采用基于产纤维小体细菌的纤维素酶制剂实现木质纤维素的糖化,与依赖于游离酶制剂的现有技术相比,实现了用酶成本的显著降低。本发明专利技术所述方法,不但原料来源广泛、成本低廉,而且纤维素糖化效率为80%‑90%,糖醇转化率超过理论值的80%,即可达到0.65g/g葡萄糖,乙醇产量可达20‑98g/L,乙醇得率可达0.12‑0.27g/g木质纤维素原料。因此,该方法降低了酶制剂的成本,保证了高的乙醇产量,为工业化的进程奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
采用木质纤维素制备乙醇的方法
本专利技术属于生物
,涉及一种木质纤维素的生物转化方法,具体涉及一种以木质纤维素为原料制备纤维素乙醇的方法。
技术介绍
木质纤维素类生物质是地球上蕴藏最为丰富的可再生生物质资源,将其转化为能源、化学品或材料具有巨大的应用和发展前景。我国是农业大国,每年的农作物秸秆产量超过9亿吨。近年来,由于秸秆焚烧引起的环境污染与交通安全事故等问题,促使国家推出一系列秸秆综合利用的规划、方案与措施。例如,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》明确提出纤维原料的高效综合利用,特别是提高农林废弃生物质原料转化和利用效率的建议和要求。所以,推动农业废弃生物质综合利用的产业化,对我国绿色循环经济的建立和社会的可持续发展具有重要的意义。生物燃料乙醇是可再生能源的重要组成部分。生物燃料乙醇的使用,不仅对保障国家能源安全、促进经济发展具有积极作用,对降低PM2.5等大气污染物的排放也有重要作用。2017年9月13日,国家发改委联合十五部门印发了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》,重点提出适度发展粮食燃料乙醇,科学合理把握粮食燃料乙醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采用木质纤维素制备乙醇的方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)预处理:对木质纤维素原料进行预处理,得到木质素含量不高于20%,半纤维素含量不高于25%的木质纤维素底物;(2)糖化:按照固液重量体积比1:2‑1:10,将步骤(1)得到的木质纤维素底物转移至厌氧发酵罐的糖化培养基中,将纤维素酶制剂加入所述木质纤维素底物中,在34‑65℃的温度条件下进行水解反应,得到含有葡萄糖的糖液;当糖液中葡萄糖浓度为100‑180g/L时,用于酵母菌发酵;当糖液中葡萄糖浓度为35‑100g/L时,离心将固体沉淀与糖液分离,并将糖液浓缩至葡萄糖浓度不小于120g/L,用于酵母菌发酵;(3)酵母菌发酵:糖化结束...

【技术特征摘要】
1.采用木质纤维素制备乙醇的方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)预处理:对木质纤维素原料进行预处理,得到木质素含量不高于20%,半纤维素含量不高于25%的木质纤维素底物;(2)糖化:按照固液重量体积比1:2-1:10,将步骤(1)得到的木质纤维素底物转移至厌氧发酵罐的糖化培养基中,将纤维素酶制剂加入所述木质纤维素底物中,在34-65℃的温度条件下进行水解反应,得到含有葡萄糖的糖液;当糖液中葡萄糖浓度为100-180g/L时,用于酵母菌发酵;当糖液中葡萄糖浓度为35-100g/L时,离心将固体沉淀与糖液分离,并将糖液浓缩至葡萄糖浓度不小于120g/L,用于酵母菌发酵;(3)酵母菌发酵:糖化结束后,向厌氧发酵罐中补加5-20g/L的氮源,高温高压灭菌;然后接入活化的酵母菌种子液,在25-42℃的温度条件、5.5-6.5的pH条件下发酵36-120h,至葡萄糖浓度达到1-5g/L,获得乙醇发酵液;(4)乙醇蒸馏:将步骤(3)得到的乙醇发酵液离心处理,将酵母菌体细胞与发酵后培养基进行固液分离,利用蒸馏法从发酵后培养基中获得纤维素乙醇。2.根据权利要求1所述的采用木质纤维素制备乙醇的方法,其特征在于:所述纤维素酶制剂通过非纤维小体蛋白与纤维小体中的组分相互作用,将非纤维小体蛋白结合在纤维小体复合体中得到;所述非纤维小体蛋白为木聚糖酶、纤维素内切酶、纤维素外切酶、膨胀因子、蛋白酶、淀粉酶或果胶酶;所述纤维小体为由厌氧细菌生产且分泌在胞外的具有木质纤维素降解活性的多酶复合体。3.根据权利要求2所述的采用木质纤维素制备乙醇的方法,其特征在于:所述厌氧细菌为热纤梭菌、黄色溶纤梭菌、嗜纤维梭菌、解纤维梭菌、解纤维醋弧菌、溶纤维假拟杆菌、白色瘤胃球菌或黄化瘤胃球菌;所述热纤梭菌为表达外泌的β1,4-葡萄糖苷酶的热纤梭菌。4.根据权利要求2或3所述的采用木质纤维素制备乙醇的方法,其特征在于:所述非纤维小体蛋白具有序列表SEQIDNO:1-3,15-18所示的氨基酸序列;以及与如SEQIDNO:1-3,15-18所示的氨基酸序列的一致性在95%以上,且与如SEQIDNO:1-3,15-18所示的氨基酸序列具有相同功能的氨基酸序列。5.根据权利要求4所述的采用木质纤维素制备乙醇的方法,其特征在于:所述非纤维小体蛋白与纤维小体中的蛋白组分相互作用...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔球刘亚君李滨冯银刚
申请(专利权)人:中国科学院青岛生物能源与过程研究所
类型:发明
国别省市:山东,37

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