一种薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法技术

本发明专利技术公开一种薯蓣渣‑蔗渣混合发酵乙醇的方法，属于生物质能源生产的技术领域。本发明专利技术以菊叶薯蓣渣和甘蔗渣为原料，对甘蔗渣进行碱性预处理，对菊叶薯蓣渣进行预糖化，然后将经过预处理的甘蔗渣和预糖化的菊叶薯蓣渣混合，加入纤维素酶、酵母活化液进行发酵，得到乙醇。本发明专利技术选择甘蔗渣和薯蓣渣作为共发酵的原料，随着固体负荷增加，乙醇的浓度增加。通过分批进料盒添加0.1％(w/v)吐温80，固体负荷量可以增加至34％，并且产生75‑85g/L乙醇而不降低乙醇的产率。本发明专利技术方法制备过程稳定性优异。同时本发明专利技术不需要添加额外的材料，制备成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法
本专利技术涉及生物质能源生产的
，具体涉及一种薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法。
技术介绍
随着化石能源的过度开采与利用，能源价格日益上升等问题日益突出，生物质能源由于其生产成本低、可循环利用、环境问题少等优点而备受关注。菊叶薯蓣是引自墨西哥的外来种，块茎中淀粉含量约占鲜重的25％～28％，主要用其根茎提取薯蓣皂素和发酵生产燃料乙醇。将菊叶薯蓣直接用作淀粉原料发酵生产乙醇是困难的，因此利用菊叶薯蓣淀粉发酵生产乙醇是在对菊叶薯蓣甾体皂苷资源利用的基础上作为副产物进行利用的，具体包括两种类型：一种是菊叶薯蓣水解皂素生产过程中预处理的糖液，另一种是菊叶薯蓣提取皂苷后的残渣。然而直接利用这两种类型的薯蓣淀粉进行发酵生产乙醇，得到的乙醇浓度较低，限制了其生产应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法，以解决上述问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法，该方法以菊叶薯蓣渣和甘蔗渣为原料，对甘蔗渣进行碱性预处理，对菊叶薯蓣渣进行预糖化，然后将经过预处理的甘蔗渣和预糖化的菊叶薯蓣渣混合，加入纤维素酶、酵母活化液进行发酵，得到乙醇。在一些实施方式中，对甘蔗渣进行碱性预处理步骤如下：将甘蔗渣浸入碱性溶液中，然后冲洗至中性，干燥并灭菌。其中，碱性溶液为0.1-1mol/L的氢氧化钠溶液，浸泡温度为70-80℃，浸泡时间为1-3h，所述甘蔗渣与氢氧化钠溶液的质量体积比为1:20-30。本专利技术所称质体比为甘蔗渣的质量与氢氧化钠溶液的体积之比，单位为g/mL或kg/L。优选的，浸泡时还进行搅拌，搅拌速率为100-150rpm，由此使得碱性溶液更快渗透进入甘蔗渣内部。在一些实施方式中，对菊叶薯蓣渣进行预糖化步骤如下：菊叶薯蓣渣在80-90℃环境中预热，加入酸调节pH至5-5.6，加入液化酶进行液化，然后降温至60-70℃，加入酸调节pH至4-5，加入糖化酶进行糖化，得到预糖化的菊叶薯蓣渣。其中，液化酶的加入量按照每克预处理菊叶薯蓣渣100-200U负载量加入，液化时间1-3h；糖化酶的加入量按照每克预处理菊叶薯蓣渣10-30U负载量加入，糖化时间1-3h；优选的，液化和糖化时还进行同步搅拌，搅拌的转速为100-150rpm。由此使得反应更快进行。在一些实施方式中，预处理的甘蔗渣和预糖化的菊叶薯蓣渣混合时质量比为1:1-5。在一些实施方式中，纤维素酶的加入量按照每克预处理甘蔗渣10-20FPU负载量加入。在一些实施方式中，酵母活化液的加入量为3-6mL，其中所含初始酵母细胞的质量浓度为3-4g/L。在一些实施方式中，混合发酵的温度为30-37℃，发酵在恒温震荡摇床中进行，转速为100-150rpm。由此使得反应更快进行。在一些实施方式中，薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法包括以下步骤：(1)甘蔗渣碱性预处理：将甘蔗渣放入碱性溶液中浸泡，然后取出洗至中性，烘干，得到经过预处理的甘蔗渣；(2)菊叶薯蓣渣预处理：将菊叶薯蓣渣烘干，得到经过预处理的菊叶薯蓣渣；(3)菊叶薯蓣渣预糖化：将预处理的菊叶薯蓣渣置于80-90℃环境预热，加入酸调节pH至5-6，加入液化酶进行液化，然后降温至60-70℃，调节pH至4-5，加入糖化酶进行糖化，得到预糖化的菊叶薯蓣渣；(4)混合发酵：将经过预处理的甘蔗渣和预糖化的菊叶薯蓣渣混合，加入水，调节pH至4-5，加入纤维素酶、酵母活化液，向系统补足无菌水，添加0.1％(w/v)吐温80，进行混合糖化发酵，得到乙醇。菊叶薯蓣直接作为淀粉原料发酵产生乙醇是困难的，甘蔗渣是一种农业工业残渣，是一种低成本的木质纤维素生物质，本专利技术选择甘蔗渣和菊叶薯蓣渣作为共发酵的原料，随着固体负荷增加，乙醇的浓度增加。通过分批进料盒添加0.1％(w/v)吐温80，固体负荷量可以增加至34％，并且产生75-85g/L乙醇而不降低乙醇的产率。本专利技术方法制备过程稳定性优异。同时本专利技术不需要添加额外的材料，制备成本低。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1本实施例的薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法，包括以下步骤：(1)甘蔗渣碱性预处理：碱性处理在1.0L的反应器中进行，将10g甘蔗渣放入200mL0.5mol/L的氢氧化钠溶液中80℃浸泡2h，400rpm搅拌，得到甘蔗残渣，然后将甘蔗残渣取出用水冲洗至中性，将中性的甘蔗残渣置于50℃的烘箱中干燥24h，随后121℃灭菌20min，得到经过预处理的甘蔗渣；(2)菊叶薯蓣渣预处理：将菊叶薯蓣渣过40目筛后于60℃下烘12h，得到经过预处理的菊叶薯蓣渣；(3)菊叶薯蓣渣预糖化：将预处理的菊叶薯蓣渣置于85℃环境中预热，加入盐酸调节pH至5.5左右，加入液化酶进行液化，液化酶的加入量按照每克预处理菊叶薯蓣渣150U负载量加入，液化时间2h，并进行同步搅拌，搅拌速率为120rpm，然后降温至60℃，用盐酸调节pH至4.5，加入糖化酶进行糖化，糖化酶的加入量按照每克预处理菊叶薯蓣渣20U负载量加入，糖化时间2h，并进行同步搅拌，搅拌速率为120rpm，得到预糖化的菊叶薯蓣渣；(4)混合发酵：将经过预处理的甘蔗渣和预糖化的菊叶薯蓣渣按照质量比1:3混合，加入水，用1.0mol/L硫酸调节pH至4.5左右，按照每克预处理甘蔗渣15FPU负载量加入纤维素酶，再加入5mL酵母活化液，酵母活化液中初始酵母细胞的质量浓度为3.3g/L，然后向系统补足无菌水达到100g，通过分批进料盒添加0.1％(w/v)吐温80，进行混合发酵，发酵的温度为34℃，并进行同步搅拌，搅拌速率为120rpm，发酵得到乙醇。经检测，本实施例得到的乙醇产率达到82g/L。以上实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法，其特征在于，对甘蔗渣进行碱性预处理，对菊叶薯蓣渣进行预糖化，然后将经过预处理的甘蔗渣和预糖化的菊叶薯蓣渣混合，加入纤维素酶、酵母活化液进行发酵，得到乙醇。/n

【技术特征摘要】
1.一种薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法，其特征在于，对甘蔗渣进行碱性预处理，对菊叶薯蓣渣进行预糖化，然后将经过预处理的甘蔗渣和预糖化的菊叶薯蓣渣混合，加入纤维素酶、酵母活化液进行发酵，得到乙醇。


2.根据权利要求1所述的薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法，其特征在于，对甘蔗渣进行碱性预处理步骤如下：将甘蔗渣浸入碱性溶液中，然后冲洗至中性，干燥并灭菌。


3.根据权利要求2所述的薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法，其特征在于，所述碱性溶液为0.1-1mol/L的氢氧化钠溶液，浸泡温度为70-80℃，浸泡时间为1-3h，所述甘蔗渣与氢氧化钠溶液的质量体积比为1:20-30。


4.根据权利要求1所述的薯蓣渣-蔗渣混合发酵乙醇的方法，其特征在于，对菊叶薯蓣渣进行预糖化步骤如下：菊叶薯蓣渣在80-90℃环境中预热，加入酸调节pH至5-5.6，加入液化酶进行液化，然后降温至60-70℃，加入酸调节pH至4-5，加入糖化酶进行糖化，得到预糖化的菊叶薯蓣渣。


5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱萍，高凯翔，赵长伟，余尚杰，兰昕，
申请(专利权)人：广东丰绿源生物医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44