本发明专利技术公开了一种甜高粱茎秆及其汁液的综合利用方法，步骤如下：甜高粱秸秆榨汁后进行汁液、茎秆渣分离，甜高粱秸秆渣进行汽爆，得到汽爆秸秆和汽爆秸秆洗出液；汽爆秸秆酶解后与甜高粱汁液混合，控制糖含量在6%-7%，添加氮源，进行丙酮丁醇发酵，生产丙酮、丁醇和乙醇；发酵残渣接种菌种，生产饲料蛋白；汽爆秸秆洗出液经脱色、脱毒、酶解，提取低聚木糖。本发明专利技术使甜高粱中的糖类和纤维素、半纤维素得到了分级利用，可以生产低聚木糖，经过生物转化可以生产丙酮、丁醇、乙醇、饲料蛋白等发酵产品。本发明专利技术实现了甜高粱秸秆资源的综合利用，生产过程无废料和污染物排放，达到了清洁生产，具有良好的社会效益和经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于秸秆资源利用领域。
技术介绍
丙酮和丁醇是优良的有机溶剂和重要的基础化工原料，以丙酮和丁醇为原料可合成一系列化工产品，目前广泛应用于化工、医药等领域，同时丁醇也是极具潜力的新型生物燃料，今后将是替代汽油的最理想的生物燃料。丙酮丁醇发酵是一项传统的大宗发酵，曾是仅次于酒精发酵的世界第二大发酵过程。我国从建国初期开始利用玉米粉进行丙酮丁醇发酵的工业化生产，同时形成了稳定的发酵工艺。随着石油资源的减少和环境问题的日益严峻，丙酮丁醇发酵越来越显示出优越性。但是传统的发酵法生产丁醇主要以粮食、木薯等淀粉质原料为主，成本较高，约占总成本的60%，而且容易造成粮食资源的紧张。因此，寻找到一种廉价的非粮生物质原料已经迫在眉睫。甜高粱，是普通高粱的一个变种，以茎秆含有丰富的糖分汁液为特点，是发酵生产生物燃料的高能作物。但是目前对甜高粱的研发力度及综合利用程度较低，目前集中在利用其茎秆榨汁液生产乙醇或丁醇，甜高粱的其他组分综合利用率低，生产成本较高，极大地限制了甜高粱产业链的延伸发展，迫切需要开发出甜高粱综合利用技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无废料和污染物排放、具有良好的社会效益和经济效益的甜高粱茎秆及其汁液的综合利用方法。为实现上述目的，专利技术采用的技术方案如下，包括如下步骤(1)、使用榨汁设备将甜高粱秸秆榨汁后将汁液、渣分离，将甜高粱秸秆渣在0.5-3MPa 的压力下，进行汽爆处理5-20min，得到汽爆秸秆和汽爆秸秆液；(2)、将步骤1得到的汽爆秸秆用水洗，水洗条件是加水量为1-4倍汽爆秸秆量，温度 55-60°C，时间20-40min，洗出液并入汽爆秸秆液，再将汽爆秸秆液经过80目板框过滤，滤渣并入汽爆秸秆；(3)、将汽爆后的秸秆进行酶解，酶解条件为加入纤维素酶，纤维素酶用量为 5-10FIU/g秸秆，控制pH4. 8，温度45_55°C，酶解时间20_60h，得到的酶解液与甜高粱汁液混合，将糖含量控制在6%-7%，再用NaOH调至pH6. 5-7 ；再在混合液中添加氮源，氮源的添加比例为糖含量与蛋白含量之比是15:1-25:1，在121°C下灭菌15-30 min，制得发酵培养基；将菌种接入5-8%的发酵培养基中，厌氧发酵12-24h后制得丙酮丁醇种子液；将按照 5-10%的接种量将丙酮丁醇种子液接入发酵培养基，在37-38°C下厌氧发酵70-7 ，生产丙酮丁醇，丙酮丁醇发酵结束后进行固液分离，分别获得发酵液和发酵残渣；用气相色谱测定发酵液中的溶剂含量，发酵液蒸馏获得丁醇、丙酮、乙醇；(4 )、向步骤(3 )所得到的丙酮丁醇发酵残渣接种饲料菌种，发酵生产饲料蛋白，发酵条件为温度^_30°C，搅拌转速90-95r/min，通气量1 :1.5 (v/v)，发酵48_72h，发酵结束时菌体量(每升发酵液中细胞的重量)为8-10g/L，粗蛋白> 42% ；(5)、将汽爆秸秆液在0. 05-0. 2Mpa，温度40-90°C下减压蒸馏，蒸馏液经过树脂和活性炭脱色，调PH5-6，按照每克木聚糖加入30-90UI单位活性木聚糖酶的比例加入木聚糖酶， 于45-60°C酶解3-8h，升温至100°C维持5-20min，得到低聚木糖母液；再经真空浓缩操作得到低聚木糖。进一步的，步骤(1)中所述的榨汁设备为三辊式压榨机。进一步的，步骤(3)中所述的氮源为玉米浆、玉米黄浆、玉米黄浆粉、豆粕、豆饼粉、 麸皮、米糠、酵母粉、蛋白胨、硫酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的任何一种或组合物，步骤(3)中制备丙酮丁醇种子液所用的菌种是下述菌株中任一种或者两种混合糖丁酸梭菌、丙酮丁醇梭菌、巴氏芽孢梭菌、三硝基苯甲基硝铵梭菌。进一步的，步骤(4)中所述的饲料菌种为产朊假丝酵母、热带假丝酵母、扣囊拟内孢霉或白地霉之一或组合。更进一步的，步骤(5)中所述的低聚木糖的聚合度为2-10。本专利技术的，首先，实现了甜高粱秸秆中纤维素、半纤维素、糖类的分级利用，可以直接生产或生物转化生产出低聚木糖、丁醇、丙酮、乙醇、饲料蛋白，还为发酵、饲料等行业提供廉价的原料，提高了甜高粱综合利用价值; 其次，目前大部分的甜高粱利用方法都是直接利用甜高粱汁液或是甜高粱秸秆渣，而汁液中的糖含量在10%以上，糖含量高于丙酮丁醇发酵所需要的糖含量，需用大量的水稀释。而甜高粱秸秆渣(主要成分为纤维素)酶解后的糖含量在3%-5%，本专利技术将汽爆秸秆酶解液与甜高粱汁液混合，控制糖含量在6%-7%，达到稀释的目的，节省用水量。本专利技术的优点是本专利技术使甜高粱中的糖类和纤维素、半纤维素得到了分级利用， 可以生产低聚木糖，经过生物转化可以生产丙酮、丁醇、乙醇、饲料蛋白等发酵产品。本专利技术实现了甜高粱秸秆资源的综合利用，生产过程无废料和污染物排放，达到了清洁生产，具有良好的社会效益和经济效益。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细叙述。图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施例方式以下实施例仅用来举例说明本专利技术甜高粱茎秆及其汁液的综合利用方法，但并不局限于下述实施例包括的内容。实施例1如图1所示，本专利技术，包括如下步骤首先取 5000g甜高粱秸秆利用三辊式榨汁机将其榨汁，得到甜高粱秸秆渣和甜高粱汁液，将甜高粱秸秆渣在压力为1. OMPa条件下汽爆处理lOmin，得到汽爆秸秆液和汽爆秸秆；汽爆秸秆用15000ml的水洗，水温55°C，水洗时间30min，洗出液与汽爆秸秆液合并，再将汽爆秸秆液经过80目板框过滤，滤渣并入汽爆秸秆。将汽爆秸秆渣进行酶解，纤维素酶用量为5FIU/g秸秆，在pH4.8，温度50°C下行酶解24小时，酶解后进行固液分离，得到的酶解液与甜高粱汁液混合，糖含量为6. 5%，再用 NaOH调至pH6. 5，再加入玉米浆，使糖含量与蛋白含量之比为15:1，在121°C下灭菌20min， 制得玉米发酵培养基；将丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)菌种接入7%的上述玉米发酵培养基中，厌氧发酵12h获得种子液，将按照8%的接种量将种子液接入发酵培养基，38°C下厌氧发酵72h，生产丙酮丁醇，丙酮丁醇发酵结束后进行固液分离，分别获得发酵液和发酵残渣；用气相色谱测定发酵液中的溶剂含量，总溶剂达到20g/L，发酵液蒸馏获得丁醇、丙酮、乙醇，丙酮丁醇的发酵废渣，接种产朊假丝酵母菌种，发酵生产饲料蛋白，发酵条件温度 300C，搅拌转速90r/min，通气量1 1. 5 (v/v)，发酵72h，发酵结束时菌体量为8g/L，粗蛋白 45%。将汽爆秸秆洗出液在0. 2MPa，温度70°C下减压蒸馏，蒸馏液经过树脂和活性炭脱色，调pH5. 8，按照每克木聚糖加入80UI单位活性木聚糖酶的比例加入木聚糖酶，于55°C酶解4h，升温至100°C维持lOmin，得到低聚木糖母液；再经真空浓缩操作得到低聚木糖；所得的低聚木糖的聚合度为8。实施例2如图1所示，本专利技术，包括如下步骤取 5000g甜高粱秸秆利用三辊式榨汁机将其榨汁，得到甜高粱秸秆渣和甜高粱汁液，将甜高粱秸秆渣在压力为1. 5MPa条件下汽爆处理5min，得到汽爆秸秆液和汽爆秸秆；汽爆秸秆用 20000ml的水洗，水温60°C，水洗时间20min。洗出液本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种甜高粱茎秆及其汁液的综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：（１）、使用榨汁设备将甜高粱秸秆榨汁后将汁液、渣分离，将甜高粱秸秆渣在０．５－３ＭＰａ的压力下，进行汽爆处理５－２０ｍｉｎ，得到汽爆秸秆和汽爆秸秆液；（２）、将步骤１得到的汽爆秸秆用水洗，水洗条件是：加水量为１－４倍汽爆秸秆量，温度５５－６０℃，时间２０－４０ｍｉｎ，洗出液并入汽爆秸秆液，再将汽爆秸秆液经过８０目板框过滤，滤渣并入汽爆秸秆；（３）、将汽爆后的秸秆进行酶解，酶解条件为：加入纤维素酶，纤维素酶用量为５－１０ＦＩＵ／ｇ秸秆，控制ｐＨ４．８，温度４５－５５℃，酶解时间２０－６０ｈ，得到的酶解液与甜高粱汁液混合，将糖含量控制在６％－７％，再用ＮａＯＨ调至ｐＨ６．５－７；再在混合液中添加氮源，氮源的添加比例为：糖含量与蛋白含量之比是１５：１－２５：１，在１２１℃下灭菌１５－３０ ｍｉｎ，制得发酵培养基；将菌种接入５－８％的发酵培养基中，厌氧发酵１２－２４ｈ后制得丙酮丁醇种子液；将按照５－１０％的接种量将丙酮丁醇种子液接入发酵培养基，在３７－３８℃下厌氧发酵７０－７５ｈ，生产丙酮丁醇，丙酮丁醇发酵结束后进行固液分离，分别获得发酵液和发酵残渣；用气相色谱测定发酵液中的溶剂含量，发酵液蒸馏获得丁醇、丙酮、乙醇；（４）、向步骤（３）所得到的丙酮丁醇发酵残渣接种饲料菌种，发酵生产饲料蛋白，发酵条件为：温度２８－３０℃，搅拌转速９０－９５ｒ／ｍｉｎ，通气量１：１．５（ｖ／ｖ），发酵４８－７２ｈ，发酵结束时菌体量为８－１０ｇ／Ｌ，粗蛋白≥４２％；（５）、将汽爆秸秆液在０．０５－０．２Ｍｐａ，温度４０－９０℃下减压蒸馏，蒸馏液经过树脂和活性炭脱色，调ｐＨ５－６，按照每克木聚糖加入３０－９０ＵＩ单位活性木聚糖酶的比例加入木聚糖酶，于４５－６０℃酶解３－８ｈ，升温至１００℃维持５－２０ｍｉｎ，得到低聚木糖母液；再经真空浓缩操作得到低聚木糖。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：温志明，唐波，
申请(专利权)人：温志明，
类型：发明
国别省市：32
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