采用木薯酒精渣制备乙醇的方法技术

本发明专利技术提供了一种采用木薯酒精渣制备乙醇的方法。该方法包括：在碱的催化作用下，将木薯酒精渣进行第一水解过程，得到第一固相产物；在酸的催化作用下，将第一固相产物进行第二水解过程，得到第二固相产物；及将第二固相产物进行糖化发酵，得到乙醇。在碱的作用下，进行第一水解过程能够使木薯酒精渣发生水解，从而使木质素溶解到水中，同时还能产生一些酚类物质，该部分酚类物质吸附在第一固相产物上会抑制后续的酒精发酵过程。第二水解过程中，在酸的作用下，上述酚类物质与酸反应后从第一固相产物上脱除，得到第二固相产物。第二水解过程能够将上述抑制发酵过程的酚类物质去除，因而经过第二水解过程后，有利于提高发酵过程中乙醇的产率。

Preparation of Ethanol from Cassava Alcohol Residue

【技术实现步骤摘要】
采用木薯酒精渣制备乙醇的方法
本专利技术涉及生物化工领域，具体而言，涉及一种采用木薯酒精渣制备乙醇的方法。
技术介绍
我国自2001开始推广车用乙醇汽油以来，已先后建立了，以玉米小麦为原料的吉林燃料乙醇、河南天冠、安徽丰原等数家燃料乙醇公司，及木薯为原料的中粮北海燃料乙醇有限公司。目前，用粮食生产燃料乙醇与人争粮，国家已明文规定禁止继续发展粮食乙醇项目，而在木薯生产燃料乙醇方面还没有相关的规定，因此利用木薯生产燃料乙醇已成为未来发展的趋势。然而，在利用木薯生产燃料乙醇过程中，所产生的木薯酒精渣，如何处理，给企业造成了极大的负担。据文献报道，每生产1吨木薯乙醇会约产生0.33吨木薯酒精渣，年产30万吨的木薯燃料乙醇厂，一年产生约10万吨的木薯酒精渣。当前，木薯酒精渣的处理方式，主要是焚烧或者填埋，不但是对资源的极大浪费，同时严重污染环境。木薯酒精渣中含有较高的纤维素及半纤维素，若通过适当的预处理方法对木薯酒精渣进行预处理，将木薯酒精渣中的纤维素转化为乙醇，将减轻环境污染，为木薯酒精渣的再利用提供一条切实可行的途径。而现有采用木薯酒精渣方法存在乙醇产率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种采用木薯酒精渣制备乙醇的方法，以解决现有的采用木薯酒精渣制备乙醇的方法存在乙醇产率低的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术提供了一种采用木薯酒精渣制备乙醇的方法，方法包括：在碱的催化作用下，将木薯酒精渣进行第一水解过程，得到第一固相产物；在酸的催化作用下，将第一固相产物进行第二水解过程，得到第二固相产物；及将第二固相产物进行糖化发酵，得到乙醇。进一步地，该方法还包括在第一水解过程中，对第一水解过程的反应体系进行加热的步骤；优选地，第一水解过程的温度为150～220℃，加热时间为1～2h。进一步地，碱为30wt％的双氧水与5～15wt％的氨水的混合液，双氧水的体积为氨水体积的10～20％。进一步地，方法还包括在第二水解过程中，对第二水解过程的反应体系进行加热的步骤；优选地，第二水解过程的加热温度为160～210℃，加热时间为40～75min。进一步地，酸为浓度3～5wt％的硫酸水溶液。进一步地，在进行糖化发酵过程之前，上述方法还包括：将第二固相产物水洗至中性后，接着采用乙醇水溶液进行醇洗处理；及在醇洗处理后采用闪蒸的方式回收乙醇，得到第二固相产物。进一步地，乙醇水溶液的中乙醇的体积分数为10～20％，温度为80～100℃，醇洗处理过程的时间为30～60min。进一步地，糖化发酵包括将第二固相产物、纤维素酶、无机盐及酵母的混合物进行发酵的过程。进一步地，相对于糖化发酵的反应体系的总量，纤维素酶的加入量为15～25FPU/g。进一步地，无机盐选自尿素和磷酸氢二铵；优选地，尿素的用量为2～4g/L；优选地，磷酸氢二铵的用量为1～2g/L。进一步地，该方法还包括在糖化发酵过程中补充第二水解产物的步骤；优选地，补充第二固相产物过程的次数为2～4次，且相邻两次补料过程的时间间隔为24h；优选地，补充第二固相产物后，第二固相产物的浓度为200～260g/L。进一步地，第二固相产物中的木质素的干基含量小于10wt％，水分含量为5～20wt％；优选地，木薯酒精渣的粒径小于0.9mm。应用本专利技术的技术方案，在碱的作用下，进行第一水解过程能够使木薯酒精渣发生水解，从而使木质素溶解到水中。第二水解过程中，在酸的作用下，第一水解产生的抑制酒精发酵的物质与酸反应被脱除，这能够进一步降低木质素对发酵过程的抑制，从而能够大幅提高乙醇的含量。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的采用木薯酒精渣制备乙醇的方法存在乙醇产率低的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种采用木薯酒精渣制备乙醇的方法，该方法包括在碱的催化作用下，将木薯酒精渣进行第一水解过程，得到第一固相产物；在酸的催化作用下，将第一固相产物进行第二水解过程，得到第二固相产物；及将第二固相产物进行糖化发酵，得到乙醇。由于木薯酒精渣中含有大量的木质素，木质素的存在会影响发酵过程中乙醇的产率。本在碱的作用下，进行第一水解过程能够使木薯酒精渣发生水解，从而使木质素溶解到水中，同时还能产生一些酚类物质，该部分酚类物质吸附在第一固相产物上会抑制后续的酒精发酵过程。第二水解过程中，在酸的作用下，上述酚类物质与酸反应后从第一固相产物上脱除，得到第二固相产物。第二水解过程能够将上述抑制发酵过程的酚类物质去除，因而经过第二水解过程后，有利于提高发酵过程中乙醇的产率。同时为了证明本申请中处理方法的优越性，专利技术人进行了深入研究：先对木薯酒精渣进行酸处理，然后再进行后续的碱处理及发酵过程。采用此方法制备乙醇的工艺制得的乙醇产量较低。究其原因为酸处理过程中，木质素G单元5号位可以作为反应位点能够与木质素其他结构单元发生缩合反应，进而生成缩合性木质素，缩合性木质素的生成使得木素脱除变得困难，因而影响了发酵制备乙醇的过程。而如先对木薯酒精渣进行碱处理，那大部分木质素会通过水解去除，经第一固液分离后，得到第一固相产物。将第一固相产物在随后的酸性环境下进行第二水解过程时，抑制酒精发酵的酚类物质与酸反应被脱除，从而能够减少其对发酵的抑制。因而通过第二水解过程的进行有利于提高发酵过程中得到的乙醇的含量。因而对于木薯酒精渣这种含有木质素较多的材料来说，显然先进行碱处理后进行酸处理效果更好，这是由于在碱处理过程中木素会更容易被脱除，从而有利纤维素酶的水解进而大幅提高乙醇的含量。具体地，上述方法包括：在碱的催化作用下，将木薯酒精渣进行第一水解过程，然后进行第一次固液分离过程，得到第一固渣(第一固相产物)和滤液；在酸的催化作用下，将第一固渣进行第二水解过程，然后进行第二次固液分离过程，得到第二固渣(第二固相产物)；及将第二固渣进行糖化发酵，得到乙醇。采用上述制备方法有利于提高木质素的去除率，同时还能够提高乙醇的产率。在一种优选的实施方式中，方法还包括在第一水解过程中，对第一水解反应的反应体系进行加热的步骤。碱催化作用下，木薯酒精渣能够进行初步水解。在第一水解过程中，对第一水解产物体系进行加热，能够使上述固态的反应物中的木质素进行进一步地水解，以提高木质素的去除率，进而有利于提高乙醇的产率。优选地，第一水解过程的温度为150～220℃，加热时间为1～2h。第一水解过程的温度的加热时间包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高木质素的去除率。优选地，第一水解过程中，碱为30wt％的双氧水与5～15wt％的氨水的混合液，双氧水的体积为氨水的体积的10～20％。在一种优选的实施方式中，上述方法还包括在第二水解过程中，对第二水解过程的反应体系进行加热的步骤。在第二次水解过程中，对第二水解产物体系进行加热，能够加速第一水解过程产生的酚类与酸的反应程度，从而提高酚类物质的去除率，更进一步提高在糖化发酵过程中乙醇的产率。优选地，第二水解过程的加热温度为160～210℃，加热时间为40～75min。第二水解过程的温度的加热时间包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高第二水解过程中酚类物质的去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用木薯酒精渣制备乙醇的方法，其特征在于，所述方法包括：在碱的催化作用下，将所述木薯酒精渣进行第一水解过程，得到第一固相产物；在酸的催化作用下，将所述第一固相产物进行第二水解过程，得到第二固相产物；及将所述第二固相产物进行糖化发酵，得到乙醇。

【技术特征摘要】
1.一种采用木薯酒精渣制备乙醇的方法，其特征在于，所述方法包括：在碱的催化作用下，将所述木薯酒精渣进行第一水解过程，得到第一固相产物；在酸的催化作用下，将所述第一固相产物进行第二水解过程，得到第二固相产物；及将所述第二固相产物进行糖化发酵，得到乙醇。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第一水解过程中，对所述第一水解过程的反应体系进行加热的步骤；优选地，所述第一水解过程的温度为150～220℃，加热时间为1～2h。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述碱为30wt％的双氧水与5～15wt％的氨水的混合液，所述双氧水的体积为所述氨水体积的10～20％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第二水解过程中，对所述第二水解过程的反应体系进行加热的步骤；优选地，所述第二水解过程的加热温度为160～210℃，加热时间为40～75min。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述酸为浓度3～5wt％的硫酸水溶液。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述糖化发酵过程之前，所述方法还包括：将所述第二固相产物水洗至中性后，接着采用乙醇水溶液进行醇洗处理；及在所述醇洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳军，徐友海，胡世洋，宁艳春，屈海峰，王继艳，惠继星，金刚，
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