CN103290067A - 一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法 - Google Patents

一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103290067A
CN103290067A CN2013101958494A CN201310195849A CN103290067A CN 103290067 A CN103290067 A CN 103290067A CN 2013101958494 A CN2013101958494 A CN 2013101958494A CN 201310195849 A CN201310195849 A CN 201310195849A CN 103290067 A CN103290067 A CN 103290067A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid
fermentation
ethanol
liquid
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2013101958494A
Other languages
English (en)
Inventor
元英进
刘志华
李炳志
秦磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN2013101958494A priority Critical patent/CN103290067A/zh
Publication of CN103290067A publication Critical patent/CN103290067A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开了一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法，包括如下步骤：将秸秆在蒸汽爆破反应器内用蒸汽加热，瞬间释放压力，得到固液混合物，固液分离，所得固体经高温蒸汽灭菌；将灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合，调节pH，酶解；接入耐高温酵母菌进行发酵；固液分离，所得液体为富含乙醇的发酵液体。本发明的方法提高了酶解和发酵的效率。糖化发酵固体含量高，所得发酵液体乙醇浓度高，节约了水资源。

Description

一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法
技术领域
本发明涉及生物质新能源技术领域，特别涉及一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法。
背景技术
几千年来，人们利用葡萄、大麦和土豆来生产酒精。近些年，通过非淀粉原料，木质纤维素来生产乙醇成为研究的热点。生物乙醇是一类较有前途的燃料，可以使用多种废弃原料例如玉米秸秆、稻草、水稻和废纸通过生物方法生产。纤维素乙醇可以作为化石能源的有益补充。中国生物质资源储量巨大，每年农业废弃物秸秆约为7亿吨，其它农业废物大约为1.3亿吨；每年城市固体废弃物大约为1.5亿吨；每年林业生物质资源可用于能源用途大约为3亿吨。乙醇可以与汽油混合用作清洁能源。作为一种燃料，乙醇比汽油清洁，并且可再生，对环境友好无污染。生物乙醇与当今能源危机和环境污染等问题的解决密切相关。
可以从多种途径利用木质纤维素原料生产乙醇。发酵法生产乙醇的方式有直接发酵法、间接发酵法、分步糖化发酵、固定化细胞发酵法和同步糖化发酵法等。其中同步糖化发酵法是最具发展潜力和优势的方法之一。一般认为，分布糖化发酵技术中产生的葡萄糖和纤维二糖能够抑制酶解，而同步糖化发酵过程将葡萄糖和纤维二糖消耗，降低了抑制作用，从而提高了乙醇的产量。尽管如此，同步糖化过程中也存在很多问题，例如酶解的最适温度（50℃）比发酵的最适温度要高（30℃），而同步糖化发酵过程中温度必须采用折中策略，降低了酶解和发酵的效率。同时，纤维素转化乙醇过程耗水较多，一般发酵固液比大约在12%以下进行，如何有效的降低水的利用，节约资源也是十分有益的。
因而，提高菌株的发酵温度和固体含量对于提高同步糖化发酵乙醇得率和节约资源十分必要。
发明内容
本发明的目的是针对现有的酶解和发酵最适温度差别较大，效率低；发酵过程乙醇浓度低，无法满足工业要求；发酵过程水的消耗较大等问题，提出一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法，包括如下步骤：将秸秆在蒸汽爆破反应器内用蒸汽加热，瞬间释放压力，得到固液混合物，固液分离，所得固体经高温蒸汽灭菌；将灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合，调节pH，酶解；接入耐高温酵母菌进行发酵；固液分离，所得液体为富含乙醇的发酵液体。
所述蒸汽加热的温度较好的是160℃-220℃，蒸汽加热反应的时间较好的是3-10min。
所述灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水的比例较好的是：1g、3FPU-30FPU和3-10g。
还可以在灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合后，加入营养物，所述营养物为酵母粉和蛋白胨，所述酵母粉加入后的浓度为5-10g/L，所述蛋白胨加入后的浓度为10-20g/L。
pH优选4.0-6.0。
接入耐高温酵母菌的密度为OD1.0-8.0。
所述秸秆优选玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆或小麦秸秆。
酶解的时间优选12-48h。
发酵的温度较好的是在36℃-42℃，发酵的时间较好的是在72h-168h。
本发明具有如下优点：
（1）本发明利用耐高温的酵母菌同步糖化发酵木质纤维素，提高了酶解和发酵的效率。
（2）本发明的同步糖化发酵固体含量高，所得发酵液体乙醇浓度高，节约了水资源。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。
下面的实施例是为了使本领域的技术人员能够理好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。
本发明各实施例所使用的耐高温酵母菌为耐高温安琪酵母菌，实验证明，使用市售的其它品牌的耐高温酵母菌，也可以完成本发明的操作并得到相似的效果。
实施例1
一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法，包括如下步骤：
将玉米秸秆在蒸汽爆破反应器内在200℃用蒸汽加热10min，瞬间释放压力，得到固液混合物，固液分离，所得固体在121℃，21mim条件下灭菌；按1g、15FPU和3g的比例将灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合，加入酵母粉和蛋白胨，使酵母粉加入后的浓度为5g/L，使蛋白胨加入后的浓度为10g/L，调pH=5.0，酶解36h；无菌操作，按照OD4.0接种密度接入耐高温酵母菌，在42℃，200rpm条件下，发酵168h，固液分离，所得液体为富含乙醇的发酵液体。乙醇浓度为52g/L，乙醇得率为理论得率的72%。
实施例2
一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法，包括如下步骤：
将水稻秸秆在蒸汽爆破反应器内在180℃用蒸汽加热8min，瞬间释放压力，得到固液混合物，固液分离，所得固体在121℃，21mim条件下灭菌；按1g、3FPU和10g的比例将灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合，调pH=4.0，酶解48h；无菌操作，按照OD1.0接种密度接入耐高温酵母菌，在39℃，200rpm条件下，发酵72h，固液分离，所得液体为富含乙醇的发酵液体。乙醇浓度为19g/L，乙醇得率为理论得率的81%。
实施例3
一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法，包括如下步骤：
将高粱秸秆在蒸汽爆破反应器内在160℃用蒸汽加热6min，瞬间释放压力，得到固液混合物，固液分离，所得固体在121℃，21mim条件下灭菌；按1g、30FPU和5g的比例将灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合，加入酵母粉和蛋白胨，使酵母粉加入后的浓度为10g/L，使蛋白胨加入后的浓度为20g/L，调pH=6.0，酶解24h；无菌操作，按照OD8.0接种密度接入耐高温酵母菌，在36℃，200rpm条件下，发酵96h，固液分离，所得液体为富含乙醇的发酵液体。乙醇浓度为32g/L，乙醇得率为理论得率的68%。
实施例4
一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法，包括如下步骤：
将小麦秸秆在蒸汽爆破反应器内在220℃用蒸汽加热3min，瞬间释放压力，得到固液混合物，固液分离，所得固体在121℃，21mim条件下灭菌；按1g、12FPU和8g的比例将灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合，加入酵母粉和蛋白胨，使酵母粉加入后的浓度为5g/L，使蛋白胨加入后的浓度为10g/L，调pH=5.0，酶解12h；无菌操作，按照OD1.0接种密度接入耐高温酵母菌，在42℃，200rpm条件下，发酵120h，固液分离，所得液体为富含乙醇的发酵液体。乙醇浓度为26g/L，乙醇得率为理论得率的83%。

Claims (9)

1.一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法，其特征是包括如下步骤：将秸秆在蒸汽爆破反应器内用蒸汽加热，瞬间释放压力，得到固液混合物，固液分离，所得固体经高温蒸汽灭菌；将灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合，调节pH，酶解；接入耐高温酵母菌进行发酵；固液分离，所得液体为富含乙醇的发酵液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述蒸汽加热的温度为160℃-220℃，蒸汽加热反应的时间为3-10min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水的比例为：1g、3FPU-30FPU和3-10g。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是在灭菌后的固体、纤维素酶和无菌水混合后，加入营养物，所述营养物为酵母粉和蛋白胨，所述酵母粉加入后的浓度为5-10g/L，所述蛋白胨加入后的浓度为10-20g/L。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述pH为4.0-6.0。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是接入耐高温酵母菌的密度为OD1.0-8.0。
7.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征是所述秸秆为玉米秸秆、水稻秸秆、高粱秸秆或小麦秸秆。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是酶解的时间为12-48h。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征是发酵的温度为36℃-42℃，发酵的时间为72h-168h。
CN2013101958494A 2013-05-23 2013-05-23 一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法 Pending CN103290067A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101958494A CN103290067A (zh) 2013-05-23 2013-05-23 一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2013101958494A CN103290067A (zh) 2013-05-23 2013-05-23 一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103290067A true CN103290067A (zh) 2013-09-11

Family

ID=49091596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2013101958494A Pending CN103290067A (zh) 2013-05-23 2013-05-23 一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103290067A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104498537A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 松原光禾能源有限公司 一种醪液的制备方法
CN105886553A (zh) * 2015-01-26 2016-08-24 中粮营养健康研究院有限公司 一种含纤维素原料的同步糖化发酵工艺
CN105886551A (zh) * 2014-12-26 2016-08-24 淮阴师范学院 基于响应面法的秸秆纤维素乙醇生产方法
CN110468161A (zh) * 2019-08-08 2019-11-19 国投生物科技投资有限公司 玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用以及利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法
CN111172199A (zh) * 2018-11-12 2020-05-19 中国科学院过程工程研究所 一种惰性气体强化乙醇固态发酵新方法
CN112538773A (zh) * 2019-09-20 2021-03-23 中国科学院过程工程研究所 一种以汽爆秸秆酶解木质素为原料制备无醛重组板的方法
CN113756124A (zh) * 2021-02-22 2021-12-07 杭州益森键生物科技有限公司 一种利用松树疫木制作纸浆的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1896254A (zh) * 2006-06-19 2007-01-17 哈尔滨工业大学 混合菌群降解发酵木质纤维素类物质生产酒精的方法
CN101705255A (zh) * 2009-12-01 2010-05-12 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种利用秸秆发酵生产乙醇的方法
CN101899478A (zh) * 2010-07-26 2010-12-01 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种秸秆类木质纤维素高效糖化半酶解同步发酵产乙醇的方法
CN103103220A (zh) * 2013-01-18 2013-05-15 首都师范大学 以汽爆法处理的木质纤维素为原料的同步糖化和乙醇发酵法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1896254A (zh) * 2006-06-19 2007-01-17 哈尔滨工业大学 混合菌群降解发酵木质纤维素类物质生产酒精的方法
CN101705255A (zh) * 2009-12-01 2010-05-12 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种利用秸秆发酵生产乙醇的方法
CN101899478A (zh) * 2010-07-26 2010-12-01 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种秸秆类木质纤维素高效糖化半酶解同步发酵产乙醇的方法
CN103103220A (zh) * 2013-01-18 2013-05-15 首都师范大学 以汽爆法处理的木质纤维素为原料的同步糖化和乙醇发酵法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
乔凯等: "耐温酵母用于玉米秸秆同步糖化发酵工艺考察", 《安徽农业科学》 *
刘庆玉等: "玉米秸秆同步糖化共发酵工艺条件优化", 《可再生能源》 *
赖智乐等: "汽爆玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺优化", 《农业工程学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105886551A (zh) * 2014-12-26 2016-08-24 淮阴师范学院 基于响应面法的秸秆纤维素乙醇生产方法
CN104498537A (zh) * 2014-12-30 2015-04-08 松原光禾能源有限公司 一种醪液的制备方法
CN105886553A (zh) * 2015-01-26 2016-08-24 中粮营养健康研究院有限公司 一种含纤维素原料的同步糖化发酵工艺
CN111172199A (zh) * 2018-11-12 2020-05-19 中国科学院过程工程研究所 一种惰性气体强化乙醇固态发酵新方法
CN110468161A (zh) * 2019-08-08 2019-11-19 国投生物科技投资有限公司 玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用以及利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法
CN110468161B (zh) * 2019-08-08 2021-05-04 国投生物科技投资有限公司 玉米和水稻在小麦乙醇发酵过程中的应用以及利用混合原料进行生料发酵生产乙醇的方法
CN112538773A (zh) * 2019-09-20 2021-03-23 中国科学院过程工程研究所 一种以汽爆秸秆酶解木质素为原料制备无醛重组板的方法
CN113756124A (zh) * 2021-02-22 2021-12-07 杭州益森键生物科技有限公司 一种利用松树疫木制作纸浆的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ayodele et al. An overview of integration opportunities for sustainable bioethanol production from first-and second-generation sugar-based feedstocks
Prabakar et al. Advanced biohydrogen production using pretreated industrial waste: outlook and prospects
Ferreira et al. A review of integration strategies of lignocelluloses and other wastes in 1st generation bioethanol processes
Urbaniec et al. Biomass residues as raw material for dark hydrogen fermentation–A review
Argun et al. Biohydrogen production potential of different biomass sources
Akbas et al. Recent trends in bioethanol production from food processing byproducts
CN103290067A (zh) 一种提高同步糖化发酵木质纤维素乙醇得率的方法
CN100478437C (zh) 一种餐厨垃圾发酵生产燃料乙醇的方法
CN101760481B (zh) 纤维废弃物发酵产氢气和/或甲烷的方法及其装置
CN101182551B (zh) 碱法预处理植物纤维生产燃料酒精的方法
Khan et al. Fermentation of Biomass for Production of Ethanol: A Review.
CN101638673B (zh) 一种利用植物秸秆发酵生产酒精的方法
CN105200094B (zh) 一种利用微生物发酵木质纤维素原料产乙醇的方法
CN104774877A (zh) 一种木质纤维素生物质联产乙醇、丙酮和丁醇的方法
Kim et al. Fermentative biohydrogen production from solid wastes
Saratale et al. Biohydrogen from renewable resources
Khanal et al. Bioenergy and biofuel production from wastes/residues of emerging biofuel industries
Ebrahimian et al. Efficient coproduction of butanol, ethanol, and biohydrogen from municipal solid waste through a cocultivated biorefinery
Du et al. High-solids ethanol fermentation with single-stage methane anaerobic digestion for maximizing bioenergy conversion from a C4 grass (Pennisetum purpereum)
CN103255185A (zh) 木质纤维素同步糖化与发酵生产微生物油脂并回收使用纤维素酶的方法
CN103898167A (zh) 一种生产乙醇的方法
CN101608192A (zh) 一种利用玉米芯生产丁二酸的方法
CN104878045A (zh) 一种汽爆秸秆与牛粪两相混合厌氧发酵产沼气的方法
Hossain et al. Bioethanol production from agricultural waste biomass as a renewable bioenergy resource in biomaterials
CN104805133A (zh) 一种利用微生物共发酵c5和c6生产乙醇的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
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

Application publication date: 20130911