CN102776242A - 利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法 - Google Patents

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王能飞
臧家业
沈继红
刘羽
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Abstract

本发明提供了一种用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法，其特征在于：将生产的低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，以富含纤维素的原料做底物进行同步糖化发酵，其步骤如下：①、低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，发酵3-5天；②、收获发酵液；③、在上述发酵液中添加初始纤维素原料、低温纤维素酶发酵液、酒精酵母，进行同步糖化发酵；④、获得纤维素乙醇。本发明的效果是：提高效率，降低成本，将其所产纤维素酶应用于小试水平的同步糖化发酵，可以生产较高质量的生物乙醇，具有良好的应用和市场要求。

Description

利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种生产乙醇的工艺，尤其涉及一种利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法，提高效率，降低成本，属于生物工程和能源领域。
背景技术
面对石油资源的日益减少，不断加剧的能源危机和造成的环境污染，以生物质为原料发酵生产燃料乙醇的研究越来越受到各国的重视，成为世界各国重点研究和推广的能源课题之一。生物燃料的合理使用可以降低不可再生能源的消耗、减轻大气污染并减少温室气体排放，因此在一定程度上能够起到合理利用自然资源、保障国家能源安全和防止气候变化的积极作用。我国全年产生的农作物秸秆等农业残渣6亿～7亿吨，除用作饲料、肥料、燃料等外，尚余3亿～4亿吨白白焚烧处理。若4亿吨用于生产乙醇，按计算可生产5000万吨生物乙醇。再加上利用林业残渣、制糖、制纸业的残渣和纤维素系生活垃圾，合计约可达到6500万吨，比目前我国年消费汽油的量还多。我国发展燃料乙醇的根本出路，与世界绝大多数国家一样，也在于发展以农作物秸秆、木屑等纤维素为原料的生物乙醇技术。
在纤维素糖化和将葡萄糖发酵成乙醇的过程中，较高浓度的纤维二糖、葡萄糖等酶解产物不仅是纤维素酶的抑制剂，同时高葡萄糖浓度对酵母菌也有毒害作用。所以同步糖化发酵是目前较为先进的一种利用纤维素生产乙醇的技术。同步糖化发酵生产乙醇是将纤维素酶水解纤维素生产葡萄糖和酵母菌发酵生产乙醇两者在同一个反应器中进行，由于还原糖边产生边被利用生成酒精，就在很大程度上减少了纤维二糖、葡萄糖等酶解产物对该酶的抑制作用，提高了生产效率，节约了成本。
在纤维素乙醇生产过程中，纤维素酶的成本占生产成本的70％以上，如果采用同步糖化发酵法，为了满足酵母的生长需要必须在38℃以下进行，常温纤维素酶的酶活力降低到一半以下，成本将大大提高。针对这一技术难题我们采用低温纤维素酶(最适酶活力在38℃左右)进行同步糖化发酵，能够以最适酶活力的状态满足酒精酵母发酵的温度，解决采用常温酶不能达到最高酶活降解效率的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决目前国内现有技术和设计原理在该领域内的缺陷和不足，提出一种利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法，将该低温纤维素酶应用于同步糖化发酵，使发酵的温度在酵母生长温度28℃至40℃下，仍可以最佳酶活力降解纤维素，将其所产纤维素酶应用于小试水平的同步糖化发酵，可以生产较高质量的生物乙醇。
本发明的目的是由以下技术方案实现的，研制了一种利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法，该工艺方法是将生产的低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，以富含纤维素的原料做底物进行同步糖化发酵，其步骤如下：
①、将生产的低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，发酵3-5天；
②、上述发酵液酶活力达到4U时，收获发酵液；
③、在上述发酵液中添加初始纤维素原料、低温纤维素酶发酵液、酒精酵母，进行同步糖化发酵；
④、将同步糖化发酵液中乙醇浓度达到4％-10％时，进行80℃的蒸馏30分钟，获得含量97％-99％的纤维素乙醇。
所述的纤维素原料为碱蓬，固液比例为1∶8，酒精酵母为安琪酵母，添加量为0.5％-1％。
本发明的效果是：提高效率，降低成本，将其所产纤维素酶应用于小试水平的同步糖化发酵，可以生产较高质量的生物乙醇，具有良好的应用和市场要求。
具体实施方式
本发明在于提供上述利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法，具体实施例如下：
实施例1
该工艺方法是将生产的低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，以富含纤维素的原料做底物进行同步糖化发酵，其步骤如下：
①、将产低温纤维素酶菌株加入发酵罐，进行发酵；
②、上述发酵液酶活力达到4U时，收获发酵液；
③、在上述发酵液中添加初始纤维素原料、低温纤维素酶发酵液、酒精酵母，进行同步糖化发酵。
④、将同步糖化发酵液中乙醇浓度达到4％时，进行80℃的蒸馏30分钟，获得含量97％的纤维素乙醇。
所述的纤维素原料为碱蓬，固液比例为1∶8，酒精酵母为安琪酵母，添加量为0.5％。
实施例2
该工艺方法是将生产的低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，以富含纤维素的原料做底物进行同步糖化发酵，其步骤如下：
①、将产低温纤维素酶菌株加入发酵罐，进行发酵；
②、上述发酵液酶活力达到4U时，收获发酵液；
③、在上述发酵液中添加初始纤维素原料、低温纤维素酶发酵液、酒精酵母，进行同步糖化发酵；
④、将同步糖化发酵液中乙醇浓度达到6％时，进行80℃的蒸馏30分钟，获得含量98％的纤维素乙醇。
所述的纤维素原料为碱蓬，固液比例为1∶8，酒精酵母为安琪酵母，添加量为0.8％。
实施例3
该工艺方法是将生产的低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，以富含纤维素的原料做底物进行同步糖化发酵，其步骤如下：
①、将产低温纤维素酶菌株加入发酵罐，进行发酵；
②、上述发酵液酶活力达到4U时，收获发酵液；
③、在上述发酵液中添加初始纤维素原料、低温纤维素酶发酵液、酒精酵母，进行同步糖化发酵。
④、将同步糖化发酵液中乙醇浓度达到10％时，进行80℃的蒸馏30分钟，获得含量99％纤维素乙醇。
所述的纤维素原料为碱蓬，固液比例为1∶8，酒精酵母为安琪酵母，添加量为1％。
该方法利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇经国家海洋局海洋生物活性物质及现代分析技术重点实验室鉴定合格，乙醇浓度达到99％以上。
另外，本发明并不意味着实施例及说明书所局限，在没有脱离设计宗旨及其原理的前提下可以有所变化。

Claims (2)

1.利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法，其特征在于：将生产的低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，以富含纤维素的原料做底物进行同步糖化发酵，其步骤如下：
①、将生产的低温纤维素酶和酒精酵母同时加入发酵罐，发酵3-5天；
②、上述发酵液酶活力达到4U时，收获发酵液；
③、在上述发酵液中添加初始纤维素原料、低温纤维素酶发酵液、酒精酵母，进行同步糖化发酵；
④、将同步糖化发酵液中乙醇浓度达到4％-10％时，进行80℃的蒸馏30分钟，获得含量97％-99％的纤维素乙醇。
2.权利要求1所述的利用低温纤维素酶同步糖化发酵生产乙醇的工艺方法，其特征在于，所述的纤维素原料为碱蓬，固液比例为1∶8，酒精酵母为安琪酵母，添加量为0.5％-1％。
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