CN104498536B - 一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：1)酸性糠醛渣预处理过程：向酸性糠醛渣中加入亚硫酸盐，进行预处理反应；2)调pH值：调节预处理后的液体的pH值为4.5～5.5；3)酶水解：向步骤(2)得到的反应混合物中加入纤维素酶进行水解；4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入发酵酵母进行发酵得到纤维乙醇。本发明的工艺连续，过程简化，易于实现，借助木质素磺酸盐的催化作用，达到低成本投入，高效率回收可发酵性单糖和纤维乙醇之目的，生产成本可大幅度降低，与现有工业具有更好的兼容性。

Description

一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
技术领域
本发明属于生物质化学化工领域，涉及由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，具体为在酸性糠醛渣中加入酶和酵母进行水解糖化发酵制备纤维乙醇的一种新方法。
背景技术
目前，全世界面临着严重的“石油危机”，同时在全球气候变暖的背景下，发展低碳循环经济成为关注重点。各国纷纷把节约能源、发展清洁可再生能源等新能源作为能源领域发展的战略方向。生物燃料尤其是以纤维素乙醇为代表的第二代生物燃料正成为最富活力、最具发展前景的产业。纤维乙醇是第二代生物燃料，以纤维素(农作物秸秆、林业加工废料、甘蔗渣与芒草等多年生草本植物)为原料生产乙醇。近几年，对于纤维乙醇的转化一直存在一些问题。如何实现资源开发，扩展生物质资源基础，加强生物质资源利用十分重要。对能源作物基础研究，纤维素工艺的可行性分析，探索降低成本的技术变得尤为迫切。努力实现原料研究、原料预处理、产品发酵与回收过程的全面整合。
糠醛渣已被证实是一种可有效转化成纤维乙醇的经济原料，它是工业上生产糠醛的废渣。在生产糠醛过程中，玉米芯等原料在高温175-185℃下进行酸(5-8％)水解，半纤维素水解成木糖，再转化为糠醛。因此，糠醛渣主要成分为纤维素和木质素，其中的纤维素可直接或经预处理后进行纤维素酶水解，通过发酵的方式生产燃料乙醇或其他化学品。糠醛渣作为糠醛工业的废弃物，一般来说，每吨糠醛产品可排出10吨以上残渣，每年我国排放糠醛废渣约3000万吨。这些废渣除了少部分被直接回用于锅炉燃烧外，大多采用堆积或挖坑倾倒的方法，既浪费资源、污染环境，又占用大量土地，逐渐成为该行业发展的瓶颈。若将糠醛产业与纤维乙醇产业两条工业链连接起来，有助于提高经济效益。目前关于糠醛渣转化为可发酵性糖或纤维乙醇的研究报道多为：1)水洗糠醛渣，去除对酶解或发酵可能产生影响的抑制物，2)采用化学或酶法脱除部分木质素，分离木质素后再进行生物转化。
由于木质纤维原料不易水解，故首先经过预处理，去除半纤维素和木素，再进行水解转化乙醇。目前，如何在高效转化纤维素为可发酵糖的同时，能最大程度的实现全组分综合利用十分重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，降低反应成本。
本发明所述由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下各步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：向酸性糠醛渣中加入亚硫酸盐，进行预处理反应；
2)调pH值：调节预处理后的溶液的pH值为4.5～5.5；
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解；
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入发酵酵母进行发酵得到纤维乙醇。
本发明所述酸性糠醛渣为工业糠醛渣，含水量55～60％，pH值2～3，纤维素含量30～40％，木质素含量40～50％，糠醛渣由河北春蕾集团提供。
本发明所述亚硫酸盐可采用现有已知的亚硫酸盐，优选为亚硫酸钠，亚硫酸氢钠或亚硫酸镁，均优选为化学纯试剂。
本发明的方法以工业得到的酸性糠醛渣为原料，分别加入亚硫酸盐和酶即可得到可发酵糖，同时实现原底物上可还原糖的全部回收，操作步骤简化，利用原料自身所带有的酸进行亚硫酸盐处理，促进木质素的磺化反应，无需加入其它酸性试剂，并省去现有方法中原料洗涤和预处理后的固体残渣洗涤两步水洗，用水量显著减少。在转化葡萄糖阶段不需要缓冲溶液的使用，并且预处理液里的木质素磺酸盐作为促进剂有效提高可发酵糖的回收率。
本发明所述的方法，其中，步骤(1)具体为将酸性糠醛渣配制成固形物含量为2.5％～12.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸盐进行预处理反应，温度为80～100℃，反应时间为1～3h，亚硫酸盐的加入量为0.5％～0.7(g/mL)％。
本申请采用水作为溶解酸性糠醛渣的溶剂，具有成本低、生产安全、来源方便等，避免了现有的溶剂法制浆时采用有机溶剂对环境的影响。
为了使预处理过程中化学试剂与底物充分地接触并反应，本发明的预处理过程优选在均相反应器内进行，其中转速为30rpm。
本发明在利用亚硫酸盐预处理过程中，酸性糠醛渣与亚硫酸盐反应，木质素被部分降解和磺化，反应产生可溶性的木质素磺酸盐，提高了底物其亲水性，促进糖化发酵的进行，这对底物的酶水解有利。并且利用糠醛渣自身的酸性环境，提高了木质素的磺化和降解程度，提高了木质素的亲水性和溶解性，对纤维素的酶解有促进作用。生成的木质素磺酸盐具有比较广的用途，在农药乳化液、油田化学品和纺织行业的染整助剂中都有较多的应用。木素磺酸盐作为一种表面活性剂，还可以降低纤维酶的无效吸附，提高纤维素的水解效率。
本发明所述的方法，为了使步骤(3)中纤维素酶具有更高的活性，步骤(2)进行了调节预处理后的溶液的pH值的操作。调节pH值时可根据需要选择常规的酸碱试剂进行调节，优选为NaOH溶液。
本发明所述的方法，其中步骤(3)具体为向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，其中纤维素酶用量为5.0％。
酶的用量5.0％表示的是按每1g纤维素加入0.05g纤维素酶计算。
步骤(3)中的酶解条件有利于底物中纤维素以高转化率转化为葡萄糖。
本明所述的方法，其中步骤(4)具体为向步骤(3)得到的糖液中加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3～5.5g/L，发酵温度35～42℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵48～72h后分离得到纤维乙醇。
步骤(4)中的发酵条件有利于水解液里葡萄糖以高转化率发酵成纤维乙醇。
作为优选的方案，本发明所述的方法，包括以下各步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣配制成固形物含量为2.5％～12.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸盐进行预处理反应，温度为80～100℃，反应时间为1～3h，所述亚硫酸盐的加入量为0.5％～0.7％(g/mL)；
2)调pH值：调节预处理后的溶液的pH值为4.5～5.5；
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，其中纤维素酶用量为5.0％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3～5.5g/L，发酵温度35～42℃，发酵液pH值为5.0，发酵48～72h后分离得到纤维乙醇。
在本发明所述的方法中，步骤(1)中糠醛渣溶液中固形物含量优选为2.5％(w/w)，亚硫酸盐加入量优选为0.5％(g/mL)，温度优选为100℃，反应时间优选为3h。
在本发明所述的方法中，步骤(2)调节预处理后的溶液的pH值优选为4.8。
在本发明所述的方法中，步骤(4)发酵的接种浓度优选为3.3g/L；发酵温度可根据需要选择35～42℃之间的任意温度，优选为38℃；发酵液pH值5.0；发酵时间可根据需要控制在48～72h，优选为72h后分离得到纤维乙醇。
进一步地，步骤(4)酵母优选为耐高温型酒精酵母。
在本发明所述的方法中，步骤(4)中发酵完成后，采用常规的分离方法，分离得到纤维乙醇。
本发明的优点和有益效果：
(1)工业糠醛渣中含有丰富的纤维素，其纤维素分子量相对较小且结构松散，易于生物转化；本申请以糠醛渣纤维素为原料，降低乙醇生产对粮食原料的依赖，同时本申请的重点是通过对糠醛渣的简单预处理大幅度提高反应效率；
(2)利用原料自身的酸性特点进行处理，减少酸等化学品的消耗；
(3)亚硫酸盐法脱木质素，在酸性条下，可提高木质素的磺化和降解程度，提高木质素的亲水性和溶解性，对原料酶水解有利；
(4)利用原料自身的酸与亚硫酸盐耦合(酸性亚硫酸预处理)，与糠醛渣木质素反应形成木质素磺酸盐，作为一种表面活性剂，进入酶解体系，可提高酶水解效果；
(5)工业固体糠醛渣自身带有5-6％的葡萄糖，因此本方法省去了一般处理方法中的水洗步骤，在达到高纤维素转化率同时，可接近100％地回收可发酵糖；
(6)预处理分离出的木质素作为酶解促进剂，使原底物中的糖得到回收，整个反应工艺过程中不存在原料的损失，提高了过程的经济性和原料综合利用率；
(7)酶解时无需加入缓冲溶液，有利于实验工业化生产；
(8)反应产生的可溶性木质素磺酸盐可促进糖化发酵的进行，提高反应效率；
(9)采用连续处理，不需对原料洗涤，预处理后的固体残渣也无需洗涤，大量减少对水的消耗，减少废水排放、简化生产工艺；
(10)工艺连续，过程简化，易于实现，借助木质素磺酸盐的催化作用，达到低成本投入，高效率回收可发酵性单糖和纤维乙醇之目的，生产成本可大幅度降低，与现有工业相比具有更好的兼容性。
附图说明
图1为本发明由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法的工艺流程。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。
本发明的工艺流程如图1所示。
实施例1：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到98.6％，总还原糖回收率99.1％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的92.7％。
实施例2：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为5.0％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到98.31％，总还原糖回收率98.28％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的91.4％。
实施例3：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为12.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到96.88％，总还原糖回收率97.41％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的90.2％。
实施例4：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.7％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到98.9％，总还原糖回收率99.04％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的92.2％。
实施例5：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.6％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到98.1％，总还原糖回收率98.35％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的91.2％。
实施例6：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.5。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到98.3％，总还原糖回收率99.1％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的92.4％。
实施例7：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至5.5。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到98.3％，总还原糖回收率98.8％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的91.2％。
实施例8：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应2.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到97.8％，总还原糖回收率98.01％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的90.2％。
实施例9：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应1.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到95.6％，总还原糖回收率96.17％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的89.7％。
实施例10：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为80℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到99.1％，总还原糖回收率99.2％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的92.6％。
实施例11：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到99.1％，总还原糖回收率99.2％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度4.0g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的92.5％。
实施例12：一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法
本实施例中由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的新方法，包括以下步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣用水配制成固形物含量为2.5％(w/w)的水溶液，向其加入亚硫酸钠进行预处理反应，在温度为100℃、30rpm的均相反应器内反应3.0h，亚硫酸钠加入量为0.5％(g/mL)。
2)调pH值：调节步骤(1)得到的溶液的pH值至4.8。
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，纤维素酶用量为5.0％，酶水解后，总糖化率达到99.1％，总还原糖回收率99.2％。
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入(NH4)2HPO4和MgSO4·7H2O，(NH4)2HPO4的加入量为0.5g/L，MgSO4·7H2O的加入量为0.5g/L，加入发酵酵母，发酵的接种浓度5.0g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，进行发酵，72h后分离得到纤维乙醇，乙醇转化率达到理论转化率的91.4％。
本发明在具体实施时，可任意选择使用的亚硫酸盐，如亚硫酸钠，亚硫酸氢钠或亚硫酸镁等。
对比例1：
取一定质量的酸性糠醛渣用水洗至中性，然后进行酶水解，酶水解条件为底物浓度2.5％(w/w)，纤维素酶用量为5.0％(即每1g纤维素加入0.05g纤维素酶)，酶水解温度为50℃，水解时间72h后总糖化率达到72.32％，总还原糖回收率62.92％。
对比例2：
取一定质量的酸性糠醛渣用水洗至中性，将洗至中性的糠醛渣用水调节至固形物含量为2.5％(w/w)，加入0.5％(g/mL)的亚硫酸钠，置于100℃的均相反应器中30rpm反应3h，抽滤，固液分离，固体用水洗至中性。然后进行酶水解，酶水解条件为底物浓度2.5％(w/w)，纤维素酶用量为5.0％(即每g纤维素加入0.05g纤维素酶)，酶水解温度为50℃，水解时间72h后总糖化率达到43.6％，总还原糖回收率36.93％。向糖液中加入(NH4)2HPO4，0.5g/L，MgSO4·7H2O，0.5g/L，发酵酵母加入量3.3g/L，发酵温度为38℃，72h后分离得到纤维乙醇，纤维乙醇转化率达到理论转化率的35.6％。
对比例3：
取一定质量的酸性糠醛渣用水洗至中性，将洗至中性的糠醛渣用水调节至固形物含量为2.5％(w/w)，加入0.5％(g/mL)的亚硫酸钠，置于100℃的均相反应器中30rpm反应3h，反应后调节体系pH值至4.8，加入纤维素酶进行酶水解。纤维素酶用量为5.0％(即每1g纤维素加入0.05g纤维素酶)，酶水解温度为50℃，水解时间72h后总糖化率达到84.6％，总还原糖回收率74.82％。向糖液中加入(NH4)2HPO4，0.5g/L，MgSO4·7H2O，0.5g/L，发酵酵母加入量3.3g/L，发酵温度为38℃，72h后分离得到纤维乙醇，纤维乙醇转化率达到理论转化率的72.5％。
对比例4：
取一定质量的酸性糠醛渣用水调节至固形物含量为2.5％(w/w)，加入0.5％(w/v)的亚硫酸钠溶液，置于100℃的均相反应器中30rpm反应3h，抽滤，固液分离，固体用水洗至中性。然后进行酶水解，酶水解条件为底物浓度2.5％(w/v，，纤维素酶用量为5.0％(即每1g纤维素加入0.05g纤维素酶)，酶水解温度为50℃，水解时间72h后总糖化率达到70.91％，总还原糖回收率73.68％。向糖液中加入(NH4)2HPO4，0.5g/L，MgSO4·7H2O，0.5g/L，发酵酵母加入量3.3g/L，发酵温度为38℃，72h后分离得到纤维乙醇，纤维乙醇转化率达到理论转化率的61.3％。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种由糠醛渣直接预处理转化纤维乙醇的方法，其特征在于：包括以下各步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣配制成固形物含量为2.5％～12.5％的水溶液，向其加入亚硫酸盐进行预处理反应，温度为80～100℃，反应时间为1～3h，所述亚硫酸盐的加入量为0.5％～0.7％；
2)调pH值：调节预处理后的溶液的pH值为4.5～5.5；
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解；
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3～5.5g/L，发酵温度35～42℃，发酵液pH值为5.0，发酵48～72h后分离得到纤维乙醇。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述亚硫酸盐为亚硫酸钠，亚硫酸氢钠或亚硫酸镁。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)具体为向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，其中纤维素酶用量为5.0％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：包括以下各步骤：
1)酸性糠醛渣预处理过程：将酸性糠醛渣配制成固形物含量为2.5％～12.5％的水溶液，向其加入亚硫酸盐进行预处理反应，温度为80～100℃，反应时间为1～3h，所述亚硫酸盐的加入量为0.5％～0.7％；
2)调pH值：调节预处理后的溶液的pH值为4.5～5.5；
3)酶水解：向步骤(2)得到的混合物中加入纤维素酶进行水解，酶水解温度为50℃，水解时间为72h，其中纤维素酶用量为5.0％；
4)发酵：向步骤(3)得到的糖液中加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3～5.5g/L，发酵温度35～42℃，发酵液pH值为5.0，发酵48～72h后分离得到纤维乙醇。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：步骤(1)中糠醛渣溶液中固形物含量为2.5％，亚硫酸盐加入量为0.5％，反应温度为100℃，反应时间为3h。
6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：步骤(2)调节预处理后的溶液的pH值为4.8。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)为向步骤(3)得到的糖液中加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，发酵72h后分离得到纤维乙醇。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(4)为向步骤(3)得到的糖液中加入发酵酵母，发酵的接种浓度3.3g/L，发酵温度38℃，发酵液pH值为5.0，发酵72h后分离得到纤维乙醇。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(4)中加入的发酵酵母为耐高温型酒精酵母。
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