植物体糖化发酵酒曲（菌体蛋白饲粮）与生醇发酵生产新工艺是把植物体原料经２．３％－６．５％硫酸（或者盐酸或者硝酸）水溶液浸透润湿后，在紫外线照射下以湿度为８５％－９７％温度为３５℃－６５℃的流通空气处理或在自然环境下晾晒处理获得易碾碎植物体预处理原料。磨碎原料经加入定量有机氮料或无机氮料后再加一定量水制成一定固液比糖化发酵酒曲培养基或生醇发酵醪液，用碱水溶液中和其ｐＨ值到４－５，培养基料接种木霉菌或黑曲霉与酵母菌在２８℃－３５℃下共发酵制得预处理植物体糖化发酵酒曲，发酵醪液接入其糖化发酵酒曲后在２８℃－３５℃下发酵制得成熟发酵醪液，此醪液经过滤精馏获得共沸酒精，其滤出的固态物料经３５℃－４５℃干燥后即为植物体糖化发酵酒曲或菌体蛋白饲粮。
【技术实现步骤摘要】
生物质原料预处理，纤维素酶曲与酒母(或菌体蛋白词粮)生产或生物质多糖的生醇 发酵等工艺。
技术介绍
木质纤维素构成了植物体的细胞壁，对细胞起着保护作用，它的主要有机物包括纤维 素、半纤维素和木质素三部分，细胞壁中的半纤维素和木质素通过共价键联结成网络结构， 纤维素镶嵌在其中，不同生物质中的纤维素、半纤维素和木质素的含量不同，其中半纤维 素是由不同的多聚糖构成的混合物，这些多聚糖是由不同的单糖聚合而成，有直链也有支 链，上面连接有不同数量的乙酰基和甲基。半纤维素的水解产物包括两种五碳糖(木糖和 阿拉伯糖)和三种六碳糖(葡萄糖、半乳糖和甘露糖)各种糖所占比例随原料而变化，一 般木糖占一半以上，以农作物秸秆和草为水解原料时还有相当量的阿拉伯糖(可占五碳糖 的10%-20%)，半纤维素的聚合度较低，所含糖单元数在60-200,也无晶体结构，故它较 易水解，在IO(TC左右就能在稀酸里水解，也可在酶催化下完全水解。而纤维素大分子间 通过大量的氢键连接在一起形成晶体结构的纤维素束。这种结构使得纤维素的性质很稳 定，不溶于水，无还原性，在常温下不易发生水解，在高温下水解也很慢。只有在有催化 剂存在下，纤维素的水解反应才显著地进行。常用的催化剂有无机酸和纤维素酶。由此分 别形成了酸水解工艺和酶水解工艺。木质素是由苯基丙烷结构单元通过碳-碳键连接而成三 维空间高分子化合物，其分子式可简单表示为(C晶A)n，木质素不能被水解为单糖，且在纤 维素周围形成保护层，影响纤维素的水解。纤维素属大分子多糖，是由葡萄糖脱水，通过 13 1, 4葡萄糖苷键连接而成的直链聚合体，纤维素分子式可简单表示为(CJLQOm这里 的m为聚合度，表示纤维素中葡萄糖单元的数目，其值一般在3500—10000,纤维素经水 解可生成葡萄糖。植物体原料的预处理预处理的目的酶水解工艺中一个重要课题是原料的预处理， 由于构成生物质主要成份的纤维素、半纤维素和木质素间互相缠绕，且纤维素本身存在品 体结构，会阻止酶接近纤维素表面，故生物质直接水解时效率很低，通过预处理可除去木 质素，溶解半纤维素或破坏纤维素的晶体结构，从而增大其可接近表面，提高水解产率，好的预处理工艺过程应满足以下条件(1)可促进糖的生成或有利于后面的酶水解；(2) 能避免碳水化合物的降解损失；(3)避免生成对水解和发酵有害的副产品；(4)经济上合 理。已对许多预处理方法进行了研究，可大致将其分为物理法、物理化学法、化学法和生 物法4类。由于到目前为止生物法预处理的速度太慢，尚在研究阶段，故目前工业生产中 主要是前3类。(1)物理法物理法主要是机械粉碎，可通过切、碾、磨等工艺使生物质 原料的粒度变小，增加和酶的接触表面，更主要的是破坏纤维素的晶体结构。通过切碎可 使原料的粒度降到10-30腿，而通过碾磨后可达到0.2-2mra，但粉碎生物质原料所需能耗 较大。(2)物理化学法主要包括蒸汽爆裂、氨纤维爆裂、C02爆裂等。蒸汽爆裂法是用蒸 汽将生物质原料加热至200—24(TC，并保持0.5—20min。高温和高压导致木质素的软化， 然后迅速打开阀降压，造成纤维素晶体的爆裂，使木质素和纤维素分离，水蒸汽爆裂的效 果主要取决于停留时间、处理温度、原料的粒度和含水率等。研究表明，在较高温度和较 短停留时间(270°C， lmin)下处理，或在较低温度和较长停留时间(190°C， 10min)下 处理效果都很好。但最近有研究表明，采用较低温度和较长停留时间更为有利。蒸汽爆裂 的优点是能耗低，可间歇也可连续操作。主要适合于硬木原料和农作物秸秆，但对软木的 效果较差(因软木中木质素含量较多，也没有硬木中的所有的长的导管，故传热效率较差， 催化剂传递困难)。缺点是木糖损失多，且产生对发酵有害的物质。预处理强度越大，纤 维素酶水解越容易，但由半纤维素得到的糖就越少，产生的发酵有害物越多。氨纤维爆裂原理类似于蒸汽爆裂，它在高温和高压下使固体原料和液态的氨反应，同 样经一定时间后突然开阀降压，造成纤维素晶体的爆裂。典型的工艺其处理温度在90—95 °C，维持时间20—30min，每千克固体原料用1—2kg氨，为降低工艺成本，氨需要回收， 为此用温度高达20(TC的过热氨蒸气将残留的固体原料上的氨气化回收，为使氨和水分离， 可先用预冷凝器把大部分水蒸气冷凝下来，留下纯度高达99.8%的氨蒸气。预冷凝器中的 液体进入精馏塔，塔顶也可得99.8%的氨蒸气。这些氨蒸气经冷凝压縮后循环使用。氨纤 维爆裂不产生有害物质，半纤维素中的糖损失也少，但经此处理的半纤维素并未分解，需 另用半纤维素酶水解，故处理成本较大。C02爆裂与氨纤维爆裂基本相似，只是用CO,代替 了氨，但其效果比氨处理差。化学法包括碱处理、稀酸处理及臭氧处理等。其碱处理法是利用木质素能溶解于碱性 溶液的特点，用稀氢氧化钠或氨溶液处理生物质原料，破坏其中木质素的结构，从而便于 酶水解的进行。受到重视的工艺是用氨溶液处理的方法，因氨易挥发，通过加热可容易地 回收(在间歇实验中回收率在99%以上)，而预处理效果很好。如用氨处理杨木原料，在 18(TC下处理1小时后，其中的纤维素有95.2%可被酶水解，而未处理时仅7.8%可水解。 通过氨预处理还能回收纯度较高的木质素用作化工原料。稀酸预处理类似于酸水解，通过 将原料中的半纤维素水解为单糖，达到使原料结构疏松的目的。水解得到的糖液也可发酵 制酒精。软木水解较困难，需在较强烈的条件下进行预处理，这时也可采用两级稀酸预处 理的方法，即把经第一级处理过的原料先水洗，再在较强烈的条件下进行第二次处理，这样可减少糖的分解及有害物的产生。用臭氧处理可有效地除去木质素，反应在常温常压下进行，也不会产生有害物质，但 成本太高，不实用。纤维素酶生产大部分细菌不能分解晶体结构的纤维素，因它们的酶系统不完善，但 有些霉菌能分泌水解纤维素所需的全部酶，这些酶对纤维素酶生产十分重要。目前用的最 多的是里氏木霉(T.reesei)。各种微生物所分泌的纤维素酶不完全相同。如不少里氏木霉菌株可产生有高活性的内切葡萄糖酶和外切葡萄糖酶，但它们所产生的e葡萄糖苷酶的活性较差，而属于Aspergillus系的霉菌虽水解纤维素的能力差，但分解纤维二糖的能力 却很强，在生产纤维素酶时就可把这两种菌株放在一起培养。纤维素酶的生产为固态发酵 和液态发酵两种方法。(1)固态发酵所谓固态发酵是指微生物在没有游离水的基质上生 长，这种过程类似麸曲生产，它的优点是能耗低，对原料要求低，产品中酶浓度高，可直 接用于水解，缺点是所需人工多，不易进行污染控制，各批产品性质重复性差。(2)液态发酵目前大规模生产纤维素酶以液态深层发酵法为主，液态发酵的优点 为所需人工少，适宜于大规模生产，易进行污染控制。各批产品性质重复性好。缺点是能 耗大，原料要求高，产品中酶浓度低。不管是那种发酵方法， 一般都用经预处理的生物质为生产酶的基质，这除了可降低成本外，还有其它两方面的好处(1)微生物能很好地以经过预处理的生物质为碳源，由此生产出来的酶比用纯纤维素或糖为基质时所产酶更适用于纤维素水解，活性更高。(2)用同样原料生产酶和生产酒精在流程安排上更方便，可减少设备成本。同时还本文档来自技高网...
【技术保护点】
植物体糖化发酵酒曲（菌体蛋白饲粮）与生醇发酵生产新工艺是把经除尘的撕碎或切片与磨碎植物体原料，以２．３％－６．５％硫酸（或者盐酸或者硝酸）水溶液浸透润湿后在湿度为８５％－９７％、温度为３５℃－６５℃的流通空气中紫外线照射下进行连续处理或者在２５℃以上气温环境下自然晒制，并经过夜陈化重复晾晒处理，直至植物体内外均易于碾碎后，干燥磨碎，此磨碎物料即为植物体糖化发酵酒曲或菌体蛋白饲粮生产预处理基料，也为植物体生醇发酵生产预处理原料。此基料与原料经加入一定量有机氮料（应包括微生物培养生长所需生长因子）无机氮料、水，调其ＰＨ值到４－５，接入复合菌曲，就可以进行糖化发酵酒曲（或菌体蛋白饲粮）生产或生醇发酵生产，其特征是：将预处理植物体物料中加入８％－２８％麸皮（禾本）或３５％－４８％麸皮（木本），再加入７０％－８０％的水后以氢氧化铵与氢氧化钙克分子浓度比Ｉ∶７的碱水溶液中和其ＰＨ值到４－５，并充分搅拌均匀后，然后，将此物料中均匀接入其固体含量质量分数０．３％－０．５％的经多级逐步扩大培养种曲（木霉菌与黑曲霉比例为１∶１的复合菌种），在２８℃－３５℃下发酵培养，发酵培养４０－４２ｈ后再接种经逐级扩大培养酿酒酵母液４％－８％进行多菌株共发酵，共发酵３０ｈ－３２ｈ发酵培养结束，然后进行出曲烘干，烘干温度控制在３５℃－４５℃，前期（２４ｈ）内控制在３５－４０℃，然后把烘干温度调到４０－４５℃至曲子含水１０％－１５％就可以出曲，出曲后进行粉碎，粉碎时品温不超过５５℃，曲子烘干粉碎后，即获得预处理植物体物料的糖化发酵酒曲（或菌体蛋白饲粮）。然后再将上述加入麸皮的植物体加其质量２．２－４倍水用上述碱水溶液中和其ＰＨ值为４－５，接入其固体含量０．６％－１．２％的糖化发酵酒曲后在２８℃－３５℃下发酵４ｄ－６ｄ后，即制得成熟发酵醪液，醪液经无菌过滤精馏获得共沸酒精，此酒精经脱水可获得９９．９％酒精溶液。滤出的固态物料经３５－４５℃干燥后获得预处理植物体糖化发酵酒曲或菌体蛋白饲粮。上述工艺过程也可进行半连续操作或连续操作。其工艺过程有机氮源料的使用，也可用与麸皮量营养效价等效的其它有机氮源料配合料。...
【技术特征摘要】
CN 2008-3-25 200810054685.21、植物体糖化发酵酒曲(菌体蛋白饲粮)与生醇发酵生产新工艺是把经除尘的撕碎或切片与磨碎植物体原料，以2.3％—6.5％硫酸(或者盐酸或者硝酸)水溶液浸透润湿后在湿度为85％—97％、温度为35℃—65℃的流通空气中紫外线照射下进行连续处理或者在25℃以上气温环境下自然晒制，并经过夜陈化重复晾晒处理，直至植物体内外均易于碾碎后，干燥磨碎，此磨碎物料即为植物体糖化发酵酒曲或菌体蛋白饲粮生产预处理基料，也为植物体生醇发酵生产预处理原料。此基料与原料经加入一定量有机氮料(应包括微生物培养生长所需生长因子)无机氮料、水，调其PH值到4-5，接入复合菌曲，就可以进行糖化发酵酒曲(或菌体蛋白饲粮)生产或生醇发酵生产，其特征是将预处理植物体物料中加入8％-28％麸皮(禾本)或35％-48％麸皮(木本)，再加入70％—80％的水后以氢氧化铵与氢氧化钙克分子浓度比I∶7的碱水溶液中和其PH值到4-5，并充分搅拌均匀后，然后，将此物料中均匀接入其固体含量质量分数0.3％—0.5％的经多级逐步扩大培养种曲(木霉菌与黑曲霉比例为1∶1的复合菌种)，在28℃—35℃下发酵培养，发酵培养40—42h后再接种经逐级扩大培养酿酒酵母液4％—8％进行多菌株共发酵，共发酵30h-32h发酵培养结束，然后进行出曲烘干，烘干温度控制在35℃—45℃，前期(24h)内控制在35—40℃，然后把烘干温度调到40—45℃至曲子含水10％—15％就可以出曲，出曲后进行粉碎，粉碎时品温不超过55℃，曲子烘干粉碎后，即获得预处理植物体物料的糖化发酵酒曲(或菌体蛋白饲粮)。然后再将上述加入麸皮的植物体加其质量2.2-4倍水用上述碱水溶液中和其PH值为4-5，接入其固体含量0.6％—1.2％的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李换位，
申请(专利权)人：李换位，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。