CN101041849A - 一种以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法，其包括以下步骤：(1)将马铃薯粉碎，过≥60目筛；(2)将马铃薯粉均匀混于30－35℃水中，料水比为1∶1.8～2.8，然后添加复合菌种进行发酵，复合菌种添加量为0.5～5g/kg马铃薯粉，发酵温度为26－35℃，自然pH值，发酵时间为4－8d，制得乙醇含量≥10％(V/V)的燃料乙醇发酵液。本发明工序简单，免去了高温蒸煮工艺，可节能30－40％，设备投资少，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料乙醇的生产方法，尤其是涉及一种以马铃薯为原料的燃料乙醇生产方法。
背景技术
发展燃料乙醇产业不仅有助于保证我国能源供应安全，改善生态环境，而且还能拓宽农业服务领域，为农民增收开辟新途径。因此，进一步发展燃料乙醇产业，对于构建我国能源安全新体系和促进社会主义新农村建设，具有重要的现实意义和战略意义。
原料问题是我国燃料乙醇产业发展必需解决的首要问题。由于受成本高、环境污染严重等因素限制，纤维素燃料乙醇的产业化前景还不明朗，糖质和淀粉质原料仍是生产燃料乙醇的主要原料。
马铃薯又名土豆、山药蛋等，是一种古老的茄科一年生植物。马铃薯在我国分布广泛，北起黑龙江，南至南海诸岛，东抵沿海之滨和台湾省，西到青藏高原和新疆，均有种植。马铃薯属于高产作物，亩产可达2-4吨。块茎中含丰富的淀粉，高则可达其鲜重的30％以上。我国是世界最大的马铃薯生产国，2005年总产量为7377万吨，约占全世界的23％。此外，马铃薯在我国还有巨大的发展潜力。我国南方现有水稻种植地约3亿亩，在冬季，除了少部分用于种植油菜外，其余大部分处于闲置状态。如果利用这些冬闲地，假设为1亿亩，来种植马铃薯，则可使我国的马铃薯种植面积较目前的总面积还多得多。按亩产2吨计算，则可生产马铃薯2亿吨。如能利用马铃薯为原料生产燃料乙醇，则可为燃料乙醇的生产开辟重要的原料来源。
目前淀粉质原料生产燃料乙醇的工艺一般是：原料粉碎→配料→蒸煮→液化→糖化→发酵→脱水。这种方法存在操作工序多，能耗大，建厂和生产成本都较高等问题。近年来，生料一步法发酵技术引起了整个乙醇业的极大关注。有专家认为，这项技术的工业化应用是对乙醇工业的一次革命，将成为乙醇工业发展史上的一个里程碑。到目前为止，该项技术在乙醇生产的研究上取得了一些可喜的成果，已有多篇关于用玉米、稻谷、小麦、木薯等生料生产乙醇的文献发表，但由于存在生淀粉水解酶用量过大、工艺不尽合理等问题，国内外真正在工业化生产上采用这种技术的还寥寥无几。而利用较难糖化的生马铃薯淀粉生产燃料乙醇，尚未见文献报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工序简单，能耗低，生产成本低，以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：其包括以下步骤：(1)将马铃薯粉碎，过≥60目筛；(2)将马铃薯粉均匀混于30-35℃水中，料水比为1∶1.8～2.8，然后添加复合菌种进行发酵，复合菌种添加量为0.5～5g/kg马铃薯粉，发酵温度为26-35℃，自然pH值，发酵时间为4-8d，制得乙醇含量≥10％(V/V)的燃料乙醇发酵液。
所述复合菌种由曲霉(Aspergillus niger)、根霉(Rhizopus chinensis)和酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)构成，三种菌的配比不限，较优选的配比为：曲霉30-40％，根霉10-20％，酵母菌40-60％；更优选的配比为：曲霉35％，根霉15％，酵母菌50％。
所述复合菌种也可采用处于对数生长期，菌落浓度在1×107～1×109cfu/ml的培养液，各菌种的组成比例同上，总体积为糖化发酵液总体积的1-10％。
所述曲霉、根霉、酵母菌为公知常用微生物，均可从市场购得(见1983年轻工业出版社出版的《中国菌种目录》第324和390页)。所述曲霉、根霉也可以是用公知方法从土壤中分离筛选而得的：土壤样品→筛选培养基→单菌落→初选(生淀粉平板碘显色法)→复选(马铃薯淀粉糖化法)。
向所述发酵液中添加20-30u/g马铃薯粉的复合辅酶，效果更佳；所述复合辅酶可由果胶酶、纤维素酶和酸性蛋白酶组成，三者配比不限，优选配比为：果胶酶30-40％，纤维素酶30-40％，酸性蛋白酶25-35％，更优选配比为果胶酶35％、纤维素酶35％、酸性蛋白酶30％。
本发明的有益效果：(1)解决了马铃薯生料生产燃料乙醇的问题，扩大了燃料乙醇产业发展的原料来源；(2)操作简单，原料经粉碎过筛后即进行同步糖化发酵，发酵好后，即得燃料乙醇发酵液；所述复合菌种仅由三种菌构成，制造方法非常简单；免去了高温蒸煮工艺，可节能30-40％；(3)省去了蒸煮和糖化两个工序，因此在新厂建设中就不需要与其相关的设备及附属配套设备，大大节约了设备投资；(4)同时也节省了动力、水、人工、维修等方面的消耗，大大降低了生产成本；(5)直接利用微生物生产燃料乙醇，省去了糖化酶、淀粉酶的生产过程，进一步降低了生产成本；(6)燃料乙醇制备后的糟液可用于生产蛋白质含量丰富的饲料。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)将马铃薯粉碎，过60目筛；(2)将马铃薯粉均匀混于30℃水中，料水比为1∶2.2，然后添加复合菌种(其构成为曲霉35％、根霉15％、酵母菌50％)进行发酵，复合菌种添加量为1g/kg马铃薯粉，发酵温度为30℃，发酵时间为6d，制得乙醇含量为11％(V/V)的燃料乙醇发酵液。
实施例2
(1)将马铃薯粉碎，过70目筛；(2)将马铃薯粉均匀混于32℃水中，料水比为1∶2.0，然后添加复合菌种(其构成为曲霉35％、根霉15％、酵母菌50％)进行发酵，复合菌种添加量为2g/kg马铃薯粉，复合辅酶(含果胶酶35％、纤维素酶35％、酸性蛋白酶30％)添加量为20u/g马铃薯粉，发酵温度为32℃，发酵时间为5d，制得乙醇含量为13.6％(V/V)的燃料乙醇发酵液。
实施例3
(1)将马铃薯粉碎，过80目筛；(2)将马铃薯粉均匀混于30℃水中，料水比为1∶1.9，然后添加复合菌种(其构成为曲霉35％、根霉15％、酵母菌50％)进行发酵，复合菌种添加量为1.5g/kg马铃薯粉，复合辅酶(其中含果胶酶35％、纤维素酶35％、酸性蛋白酶30％)添加量为30u/g马铃薯粉，发酵温度为30℃，发酵时间为5d，制得乙醇含量为14.2％(V/V)的燃料乙醇发酵液。
Claims (6)
1、一种以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将马铃薯粉碎，过≥60目筛；(2)将马铃薯粉均匀混于30-35℃水中，料水比为1∶1.8～2.8，然后添加复合菌种进行发酵，复合菌种添加量为0.5～5g/kg马铃薯粉，发酵温度为26-35℃，自然pH值，发酵时间为4-8d，制得乙醇含量≥10％(V/V)的燃料乙醇发酵液；
所述复合菌种由曲霉(Aspergillus niger)、根霉(Rhizopus chinensis)和酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)构成。
2、根据权利要求1所述的以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法，其特征在于，所述复合菌种的配比为：曲霉30-40％、根霉10-20％、酵母菌40-60％；
3、根据权利要求2所述的以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法，其特征在于，所述复合菌种的配比为：曲霉35％、根霉15％、酵母菌50％。
4、根据权利要求1或2或3所述以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法，其特征在于，所述发酵液中还添加有复合辅酶，复合辅酶添加量为20-30u/g马铃薯粉；
所述复合辅酶由果胶酶、纤维素酶和酸性蛋白酶构成。
5、根据权利要求4所述以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法，其特征在于，所述复合辅酶中，果胶酶、纤维素酶和酸性蛋白酶的配比为：果胶酶30-40％，纤维素酶30-40％，酸性蛋白酶25-35％
6、根据权利要求5所述以马铃薯为原料生产燃料乙醇的方法，其特征在于，所述复合辅酶中，果胶酶、纤维素酶和酸性蛋白酶的配比为：果胶酶35％、纤维素酶35％、酸性蛋白酶30％。
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| C06 | Publication | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| PB01 | Publication | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20070727 Address after: Five building 410013, South Building, MO, Pioneer Park, Changsha hi tech Development Zone, Hunan Applicant after: Xiong Xingyao Address before: Campus of Furong district, Hunan Agricultural University, Hunan, Changsha Applicant before: Hunan Southern Potato Industrial Engineering Technology Co., Ltd. |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20070926 |