CN105907803A - 利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，包括蔗渣预处理、蔗渣半纤维素提取液脱毒处理、蔗渣半纤维素提取液水解、甘蔗糖蜜预处理和蔗渣半纤维素水解液和甘蔗糖蜜混合发酵步骤。采用双酶糖化蔗渣半维素和双酵母混合菌株发酵，仅解决了传统的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖发酵产乙醇的缺陷，大大提高了木质纤维原料的利用率，而且表现出了乙醇产率高、转化率快等优点，对生物乙醇的生产具有重要意义，实现蔗渣和糖蜜资源的综合利用，能够显著提高甘蔗糖企的综合经济效益，实现环境效益和经济效益双赢。

Description

利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法
技术领域
本发明属于生物化工、发酵工程与生物质能源领域，特别是涉及一种利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法。
背景技术
蔗渣是甘蔗糖厂最大量的副产物，其产率为加工甘蔗量的24%-27%。我国是世界第三甘蔗种植大国，在南方地区蔗渣的产量达到7000 kt/a。蔗渣是一种丰富的可再生生物质资源，其主要成分为纤维素、半纤维素以及木质素等天然高分子物质。其中半纤维素主要是以木糖、阿拉伯糖聚合而成的木聚糖，而纤维素则是葡萄糖的聚合物。目前这些蔗渣除少量用于造纸外，绝大部分被烧掉或废弃，不仅造成资源浪费，还严重污染环境。因此，如果能从甘蔗渣中提取出优质的半纤维素和纤维素应用于工业生产将会产生巨大的经济效益和生态效。蔗渣可以蔗渣除部分用作造纸外，大部分作为废弃物或作为锅炉燃料，利用率不高。若能通过生物质转化利用工程技术将蔗渣进行充分的综合利用，将显著提高其经济价值和环保价值。乙醇是来自生物质资源的最有发展前景的液态燃料。
糖蜜是制糖工业的副产物，其总糖含量可达45%-50%，同时亦含有大量的胶体物质。由于其价格低廉，在化工、轻工、食品、医药和建材行业中有很大的开发价值。目前，国内外对糖蜜的利用主要分两类：一是直接利用，也就是糖蜜经过简单处理或不处理，直接作为原料或辅料加以利用，例如作饲料添加剂或混凝土外加剂。此途径虽然工艺简单，但糖蜜的价值难以被完全发掘。二是深度利用，即从中提取有效成分，或作为发酵原料生产高附加值的发酵制品和生物制品，如焦糖色、酒精、乳酸等。目前国内糖蜜主要用于生产酒精，但其生产过程中排放出的废水和废渣不易处理，成品酒精不适于远距离运输销售等问题，严重限制了糖蜜在酒精厂的消化量。
燃料乙醇作为一种优良的生物质液体燃料，是目前世界范围内研发的热点，以量大价廉的木质纤维素原料为底物发酵生产燃料乙醇是未来的发展趋势。但目前尚有诸多的关键技术瓶颈尚待攻克，致使纤维乙醇的生产成本还比较高，无法与淀粉质原料乙醇相媲美。目前一致的观点认为，只有当发酵醪液中的乙醇浓度≥4%，采用蒸馏浓缩工艺生产乙醇才经济上合算。而蔗渣等木质纤维素原料由于其浸润性较差，在水解糖化过程中底物浓度不能太高，否则会造成搅拌上的困难。但底物浓度过低，发酵醪液中的乙醇浓度就很难超过4%，进而也会引起乙醇蒸馏浓缩成本的大幅上升。所以，如何有效开发利用蔗渣和甘蔗糖蜜资源化利用技术，一直是甘蔗糖业界面临的难题，也是制约我国甘蔗糖业发展的关键技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本低，乙醇得率高的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产高浓度乙醇的方法，实现蔗渣和糖蜜资源的综合利用，能够显著提高甘蔗糖企的综合经济效益，实现环境效益和经济效益双赢。
本发明是这样实现的：
一种利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）蔗渣预处理：所述的蔗渣预处理为将蔗渣和甘蔗尾梢混合后用粉碎机粉粹、过40-80目筛网，然后将粉粹后的混合物浸入质量分数为0.1%-1%硫酸溶液中处理，固液比为1:10-20，在170℃-200℃下蒸煮2-10分钟，过滤，制得蔗渣半纤维素提取液；
（2）蔗渣半纤维素提取液脱毒处理：在蔗渣半纤维素提取液中加氧化钙调节水解液pH至9-11，然后加热水解液至50℃-60℃，保温20-30分钟，过滤，水解液经活性炭吸附，再用硫酸回调pH至5.5-6.0；
（3）蔗渣半纤维素提取液水解：将脱毒处理后的蔗渣半纤维素提取液置于反应罐中，调节pH＝4.8-5.0，并加入纤维素酶和木聚糖酶混合菌密封后置于摇床中反应，在30℃-45℃温度下水解糖化50-80小时，即完成酶水解糖化过程；
（4）甘蔗糖蜜预处理：在甘蔗糖蜜中加入澄清剂，甘蔗糖蜜与澄清剂的体积比为5-7:1，静置沉降，待澄清剂沉淀完全，用3000rpm离心机分离，取上清液与水按照体积比1:0.5进行混合稀释，再用质量浓度为10%-15%的稀硫酸调节甘蔗糖蜜稀释液pH至3.0，在95-100℃条件下保温5分钟，静置12-15小时后取上清液；用质量浓度为15%的石灰乳回调上清液pH至6.0，在40℃条件下保温10分钟，4000rpm离心，取上清液，备用；
（5）蔗渣半纤维素水解液和甘蔗糖蜜混合发酵：将吸附固定材料固定于发酵罐中，再将甘蔗纤维素水解液转入发酵罐中，添加适量基础营养液，吸附固定材料充分吸涨后，接种酵母菌株，然后控制发酵温度为35-38℃，pH=6，发酵20-30h，后再按照甘蔗半纤维素水解液体积10%-15%的比例添加预处理后的甘蔗糖蜜进行混合发酵，发酵完成后处理发酵液得到乙醇。
进一步，所述蔗渣和甘蔗尾梢的重量比为6-7:2-3。
进一步，所述纤维素酶和木聚糖酶混合菌的用量为1.5-2.0g/L。
进一步，所述纤维素酶和木聚糖酶的重量比为6-7:3-4。
进一步，所述纤维素酶的制备方法为：在温度为25-35℃、pH=4.0-5.0的条件下，用里氏木霉作为宿主细胞分泌纤维素酶，其中，以烟草废弃物作为碳源，豆饼粉为氮源，培养时间为6-10小时，通气量0.4-1.0vvm，搅拌速度为200-500转/分钟。
进一步，所述木聚糖酶的制备方法为：以木聚糖酶生产菌株中挑选出黑曲霉诱变株作为生产菌株，在曲盘发酵培养基上进行固态发酵，获得发酵曲料后对发酵曲料用缓冲液进行提取，获得木聚糖酶液；所述曲盘发酵培养基的组成为：曲盘装100g基料，(NH4)2SO40.5-1.5g，蛋白胨 0.5-1g，KH2PO4 0.3-0.4g，CaCl2 0.2-0.3g，ZnCl2 0.1-0.2g，MgSO40.1-0.2g，Fe2(SO4)3 0.02-0.08g，吐温40 0.4-0.8 g，自来水120-140mL，其中基料的组成为麸皮50-80 g，玉米芯 10-40g，豆饼粉10-20g。
进一步，所述澄清剂为乙酸锌和亚铁氰化钾的混合溶液，乙酸锌溶液质量分数为10%-11%，亚铁氰化钾的浓度为20-22g/L。
进一步，所述步骤（5）中酵母菌株为树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母混合菌株，接种量为2.g/L，树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母的重量比为1-2:1。所述的树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母，是从微生物保藏中心或市场购买，经过驯化培养，使其适应蔗渣半纤维素水解液。
进一步，所述步骤（5）中的基础营养液各成分配比为：添加量g/L计算：(NH4)2SO42g/L，MnSO4 0.1g/L，酵母粉2g/L，玉米浆20g/L，K2HPO4 0.2g/L，CaCO3 0.2g/L。
进一步，所述吸附固定材料为富含网状结构的植物纤维、富含网状结构的人造纤维或金属网状材料。
本发明突出的实质性特点和显著的进步是：
1、本发明采用蔗渣和甘蔗糖蜜混合生产乙醇，生产成本低，乙醇得率高，乙醇产量高达22.85g/L，发酵成熟醪液的乙醇体积分数为13.5%，乙醇得率93.5%，实现蔗渣资源的综合利用，能够显著提高甘蔗糖企的综合经济效益，实现环境效益和经济效益双赢。
2、本发明采用树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母混合菌株发酵蔗渣半纤维素水解液和甘蔗糖蜜不仅解决了传统的酿酒酵母只能利用葡萄糖而不能利用木糖发酵产乙醇的缺陷，大大提高了木质纤维原料的利用率，而且表现出了乙醇产率高、转化率快等优点，对生物乙醇的生产具有重要意义。
3本发明在蔗渣原料上加入一定量的甘蔗尾梢，能够增加原料中半纤维素的含量和含糖量，提高酶解率，降低生产成本。
4采用纤维素酶和木聚糖酶对蔗渣半纤维素进行双酶糖化，能够极大的减小产物的抑制作用以及产物的进一步降解，不仅提高了酶解得率，使得蔗渣的酶解效率得到较大提高，减少了酶的消耗，降低了生产成本。
5本发明采用硫酸热水预处理法提取植物纤维原料中的半纤维素具有成本低、对环境无污染、能耗低、半纤维素的水解率和回收率高等优点，具有良好的发展前景。
6、本发明通过对甘蔗糖蜜预处理，一方面可除掉糖蜜中不利于微生物生长代谢的胶体、重金属、亚硝酸盐等杂质，另一方面可促使糖蜜中的蔗糖转化为易于被微生物利用的葡萄糖、果糖等单糖。
7、本发明采用吸附固定材料将酵母菌株固定起来进行乙醇发酵，不仅可以增加酵母菌株密度，而且可以反复循环使用，减少酵母增殖消耗的糖分，提高了发酵强度和产物产率。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产高浓度乙醇的方法，主要包括以下步骤：
（1）蔗渣预处理：所述的蔗渣预处理为将蔗渣和甘蔗尾梢混合后用粉碎机粉粹、过40-80目筛网，蔗渣和甘蔗尾梢的重量比为6:2，然后将粉粹后的混合物浸入质量分数为0.1%硫酸溶液中处理，固液比为1:10，在170℃下蒸煮2-10分钟，过滤，制得蔗渣半纤维素提取液；
（2）蔗渣半纤维素提取液脱毒处理：在蔗渣半纤维素提取液中加氧化钙调节水解液pH至9，然后加热水解液至50℃，保温20-30分钟，过滤，水解液经活性炭吸附，再用硫酸回调pH至5.5；
（3）蔗渣半纤维素提取液水解：将脱毒处理后的蔗渣半纤维素提取液置于反应罐中，调节pH＝4.8，并加入纤维素酶和木聚糖酶混合菌密封后置于摇床中反应，纤维素酶和木聚糖酶混合菌的用量为1.5g/L，纤维素酶和木聚糖酶的重量比为6:3，在30℃温度下水解糖化50小时，即完成酶水解糖化过程；
（4）甘蔗糖蜜预处理：在甘蔗糖蜜中加入澄清剂，甘蔗糖蜜与澄清剂的体积比为5:1，静置沉降，待澄清剂沉淀完全，用3000rpm离心机分离，取上清液与水按照体积比1:0.5进行混合稀释，再用质量浓度为10%-15%的稀硫酸调节甘蔗糖蜜稀释液pH至3.0，在95-100℃条件下保温5分钟，静置12-15小时后取上清液；用质量浓度为15%的石灰乳回调上清液pH至6.0，在40℃条件下保温10分钟，4000rpm离心，取上清液，备用，澄清剂为乙酸锌和亚铁氰化钾的混合溶液，乙酸锌溶液质量分数为10%，亚铁氰化钾的浓度为20g/L，；
（5）蔗渣半纤维素水解液和甘蔗糖蜜混合发酵：将吸附固定材料固定于发酵罐中，再将甘蔗半纤维素水解液转入发酵罐中，添加适量基础营养液，吸附固定材料充分吸涨后，接种酵母菌株，接种量为2g/L，树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母的重量比为2:1，然后控制发酵温度为35℃，pH=6，发酵20h，后再按照甘蔗半纤维素水解液体积10%的比例添加预处理后的甘蔗糖蜜进行混合发酵，发酵完成后处理发酵液得到乙醇。
实施例2
本实施例所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产高浓度乙醇的方法，主要包括以下步骤：
（1）蔗渣预处理：所述的蔗渣预处理为将蔗渣和甘蔗尾梢混合后用粉碎机粉粹、过40-80目筛网，蔗渣和甘蔗尾梢的重量比为6:3，然后将粉粹后的混合物浸入质量分数为0.5%硫酸溶液中处理，固液比为1:15，在180℃下蒸煮2-10分钟，过滤，制得蔗渣半纤维素提取液；
（2）蔗渣半纤维素提取液脱毒处理：在蔗渣半纤维素提取液中加氧化钙调节水解液pH至10，然后加热水解液至55℃，保温20-30分钟，过滤，水解液经活性炭吸附，再用硫酸回调pH至5.7；
（3）蔗渣半纤维素提取液水解：将脱毒处理后的蔗渣半纤维素提取液置于反应罐中，调节pH＝4.9，并加入纤维素酶和木聚糖酶混合菌密封后置于摇床中反应，纤维素酶和木聚糖酶混合菌的用量为1.6g/L，纤维素酶和木聚糖酶的重量比为7:3，在35℃温度下水解糖化60小时，即完成酶水解糖化过程；
（4）甘蔗糖蜜预处理：在甘蔗糖蜜中加入澄清剂，甘蔗糖蜜与澄清剂的体积比为6:1，静置沉降，待澄清剂沉淀完全，用3000rpm离心机分离，取上清液与水按照体积比1:0.5进行混合稀释，再用质量浓度为10%-15%的稀硫酸调节甘蔗糖蜜稀释液pH至3.0，在95-100℃条件下保温5分钟，静置12-15小时后取上清液；用质量浓度为15%的石灰乳回调上清液pH至6.0，在40℃条件下保温10分钟，4000rpm离心，取上清液，备用，澄清剂为乙酸锌和亚铁氰化钾的混合溶液，乙酸锌溶液质量分数为11%，亚铁氰化钾的浓度为22g/L，；
（5）蔗渣半纤维素水解液和甘蔗糖蜜混合发酵：将吸附固定材料固定于发酵罐中，再将甘蔗半纤维素水解液转入发酵罐中，添加适量基础营养液，吸附固定材料充分吸涨后，接种酵母菌株，接种量为2g/L，树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母的重量比为2:1，然后控制发酵温度为38℃，pH=6，发酵30h，后再按照甘蔗半纤维素水解液体积15%的比例添加预处理后的甘蔗糖蜜进行混合发酵，发酵完成后处理发酵液得到乙醇。
实施例3
本实施例所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产高浓度乙醇的方法，主要包括以下步骤：
（1）蔗渣预处理：所述的蔗渣预处理为将蔗渣和甘蔗尾梢混合后用粉碎机粉粹、过40-80目筛网，蔗渣和甘蔗尾梢的重量比为7:2，然后将粉粹后的混合物浸入质量分数为0.8%硫酸溶液中处理，固液比为1:18，在190℃下蒸煮2-10分钟，过滤，制得蔗渣半纤维素提取液；
（2）蔗渣半纤维素提取液脱毒处理：在蔗渣半纤维素提取液中加氧化钙调节水解液pH至10，然后加热水解液至58℃，保温20-30分钟，过滤，水解液经活性炭吸附，再用硫酸回调pH至5.8；
（3）蔗渣半纤维素提取液水解：将脱毒处理后的蔗渣半纤维素提取液置于反应罐中，调节pH＝4.9，并加入纤维素酶和木聚糖酶混合菌密封后置于摇床中反应，纤维素酶和木聚糖酶混合菌的用量为1.8g/L，纤维素酶和木聚糖酶的重量比为6: 4，在40℃温度下水解糖化70小时，即完成酶水解糖化过程；
（4）甘蔗糖蜜预处理：在甘蔗糖蜜中加入澄清剂，甘蔗糖蜜与澄清剂的体积比为7:1，静置沉降，待澄清剂沉淀完全，用3000rpm离心机分离，取上清液与水按照体积比1:0.5进行混合稀释，再用质量浓度为10%-15%的稀硫酸调节甘蔗糖蜜稀释液pH至3.0，在95-100℃条件下保温5分钟，静置12-15小时后取上清液；用质量浓度为15%的石灰乳回调上清液pH至6.0，在40℃条件下保温10分钟，4000rpm离心，取上清液，备用，澄清剂为乙酸锌和亚铁氰化钾的混合溶液，乙酸锌溶液质量分数为10.5%，亚铁氰化钾的浓度为21g/L，；
（5）蔗渣半纤维素水解液和甘蔗糖蜜混合发酵：将吸附固定材料固定于发酵罐中，再将甘蔗半纤维素水解液转入发酵罐中，添加适量基础营养液，吸附固定材料充分吸涨后，接种酵母菌株，接种量为2g/L，树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母的重量比为2:1，然后控制发酵温度为36℃，pH=6，发酵25h，后再按照甘蔗半纤维素水解液体积12%的比例添加预处理后的甘蔗糖蜜进行混合发酵，发酵完成后处理发酵液得到乙醇。
实施例4
本实施例所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产高浓度乙醇的方法，主要包括以下步骤：
（1）蔗渣预处理：所述的蔗渣预处理为将蔗渣和甘蔗尾梢混合后用粉碎机粉粹、过40-80目筛网，蔗渣和甘蔗尾梢的重量比为7:3，然后将粉粹后的混合物浸入质量分数为1%硫酸溶液中处理，固液比为1:20，在200℃下蒸煮2-10分钟，过滤，制得蔗渣半纤维素提取液；
（2）蔗渣半纤维素提取液脱毒处理：在蔗渣半纤维素提取液中加氧化钙调节水解液pH至11，然后加热水解液至60℃，保温20-30分钟，过滤，水解液经活性炭吸附，再用硫酸回调pH至6.0；
（3）蔗渣半纤维素提取液水解：将脱毒处理后的蔗渣半纤维素提取液置于反应罐中，调节pH＝5.0，并加入纤维素酶和木聚糖酶混合菌密封后置于摇床中反应，纤维素酶和木聚糖酶混合菌的用量为2.0g/L，纤维素酶和木聚糖酶的重量比为7: 4，在45℃温度下水解糖化80小时，即完成酶水解糖化过程；
（4）甘蔗糖蜜预处理：在甘蔗糖蜜中加入澄清剂，甘蔗糖蜜与澄清剂的体积比为7:1，静置沉降，待澄清剂沉淀完全，用3000rpm离心机分离，取上清液与水按照体积比1:0.5进行混合稀释，再用质量浓度为10%-15%的稀硫酸调节甘蔗糖蜜稀释液pH至3.0，在95-100℃条件下保温5分钟，静置12-15小时后取上清液；用质量浓度为15%的石灰乳回调上清液pH至6.0，在40℃条件下保温10分钟，4000rpm离心，取上清液，备用，澄清剂为乙酸锌和亚铁氰化钾的混合溶液，乙酸锌溶液质量分数为11%，亚铁氰化钾的浓度为22g/L，；
（5）蔗渣半纤维素水解液和甘蔗糖蜜混合发酵：将吸附固定材料固定于发酵罐中，再将甘蔗半纤维素水解液转入发酵罐中，添加适量基础营养液，吸附固定材料充分吸涨后，接种酵母菌株，接种量为2g/L，树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母的重量比为2:1，然后控制发酵温度为37℃，pH=6，发酵28h，后再按照甘蔗半纤维素水解液体积14%的比例添加预处理后的甘蔗糖蜜进行混合发酵，发酵完成后处理发酵液得到乙醇。

Claims (10)

1.一种利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）蔗渣预处理：所述的蔗渣预处理为将蔗渣和甘蔗尾梢混合后用粉碎机粉粹、过40-80目筛网，然后将粉粹后的混合物浸入质量分数为0.1%-1%硫酸溶液中处理，固液比为1:10-20，在170℃-200℃下蒸煮2-10分钟，过滤，制得蔗渣半纤维素提取液；
（2）蔗渣半纤维素提取液脱毒处理：在蔗渣半纤维素提取液中加氧化钙调节水解液pH至9-11，然后加热水解液至50℃-60℃，保温20-30分钟，过滤，水解液经活性炭吸附，再用硫酸回调pH至5.5-6.0；
（3）蔗渣半纤维素提取液水解：将脱毒处理后的蔗渣半纤维素提取液置于反应罐中，调节pH＝4.8-5.0，并加入纤维素酶和木聚糖酶混合菌密封后置于摇床中反应，在30℃-45℃温度下水解糖化50-80小时，即完成酶水解糖化过程；
（4）甘蔗糖蜜预处理：在甘蔗糖蜜中加入澄清剂，甘蔗糖蜜与澄清剂的体积比为5-7:1，静置沉降，待澄清剂沉淀完全，用3000rpm离心机分离，取上清液与水按照体积比1:0.5进行混合稀释，再用质量浓度为10%-15%的稀硫酸调节甘蔗糖蜜稀释液pH至3.0，在95-100℃条件下保温5分钟，静置12-15小时后取上清液；用质量浓度为15%的石灰乳回调上清液pH至6.0，在40℃条件下保温10分钟，4000rpm离心，取上清液，备用；
（5）蔗渣半纤维素水解液和甘蔗糖蜜混合发酵：将吸附固定材料固定于发酵罐中，再将甘蔗半纤维素水解液转入发酵罐中，添加适量基础营养液，吸附固定材料充分吸涨后，接种酵母菌株，然后控制发酵温度为35-38℃，pH=6，发酵20-30h，后再按照甘蔗半纤维素水解液体积10%-15%的比例添加预处理后的甘蔗糖蜜进行混合发酵，发酵完成后处理发酵液得到乙醇。
2.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述蔗渣和甘蔗尾梢的重量比为6-7:2-3。
3.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述纤维素酶和木聚糖酶混合菌的用量为1.5-2.0g/L。
4.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述纤维素酶和木聚糖酶的重量比为6-7:3-4。
5.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述纤维素酶的制备方法为：在温度为25-35℃、pH=4.0-5.0的条件下，用里氏木霉作为宿主细胞分泌纤维素酶，其中，以烟草废弃物作为碳源，豆饼粉为氮源，培养时间为6-10小时，通气量0.4-1.0vvm，搅拌速度为200-500转/分钟。
6.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述木聚糖酶的制备方法为：以木聚糖酶生产菌株中挑选出黑曲霉诱变株作为生产菌株，在曲盘发酵培养基上进行固态发酵，获得发酵曲料后对发酵曲料用缓冲液进行提取，获得木聚糖酶液；所述曲盘发酵培养基的组成为：曲盘装100g基料，(NH4)2SO4 0.5-1.5g，蛋白胨0.5-1g，KH2PO4 0.3-0.4g，CaCl2 0.2-0.3g，ZnCl2 0.1-0.2g，MgSO40.1-0.2g，Fe2(SO4)3 0.02-0.08g，吐温40 0.4-0.8 g，自来水120-140mL，其中基料的组成为麸皮50-80 g，玉米芯 10-40g，豆饼粉10-20g。
7.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述澄清剂为乙酸锌和亚铁氰化钾的混合溶液，乙酸锌溶液质量分数为10%-11%，亚铁氰化钾的浓度为20-22g/L。
8.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述步骤（5）中酵母菌株为树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母混合菌株，接种量为2.g/L，树干毕赤酵母和休哈塔假丝酵母的重量比为1-2:1。
9.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述步骤（5）中的基础营养液各成分配比为：添加量g/L计算：(NH4)2SO4 2g/L，MnSO4 0.1g/L，酵母粉2g/L，玉米浆20g/L，K2HPO4 0.2g/L，CaCO3 0.2g/L。
10.根据权利要求1所述的利用蔗渣半纤维素和甘蔗糖蜜生产乙醇的方法，其特征在于：所述吸附固定材料为富含网状结构的植物纤维、富含网状结构的人造纤维或金属网状材料。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105400828A (zh) * 2015-11-24 2016-03-16 广西罗城科潮基业科技发展有限公司 利用甘蔗糖蜜制备酒精的方法
CN108689759A (zh) * 2018-06-13 2018-10-23 广西喷施宝股份有限公司 有机生物刺激素及其配制使用方法
CN110564779A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 华南农业大学 蔗渣-糖蜜混合原料发酵乙醇联产沼气的方法
CN110564780A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 华南农业大学 蔗渣-糖蜜-薯蓣渣混合原料发酵乙醇联产沼气的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101613722A (zh) * 2009-07-31 2009-12-30 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种利用纤维素类原料发酵生产乙醇和丁二酸的方法
CN102703520A (zh) * 2012-05-22 2012-10-03 中国科学院广州能源研究所 一种蔗渣水解液和糖蜜混合发酵生产乙醇的方法
CN104593448A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 山东龙力生物科技股份有限公司 一种利用木质纤维素生物质生产乙醇的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101613722A (zh) * 2009-07-31 2009-12-30 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 一种利用纤维素类原料发酵生产乙醇和丁二酸的方法
CN102703520A (zh) * 2012-05-22 2012-10-03 中国科学院广州能源研究所 一种蔗渣水解液和糖蜜混合发酵生产乙醇的方法
CN104593448A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 山东龙力生物科技股份有限公司 一种利用木质纤维素生物质生产乙醇的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
余炜等: "L-亮氨酸发酵用糖蜜预处理方法研究", 《广西工学院学报》 *
夏延斌等: "《食品化学》", 31 December 2015, 中国农业出版社 *
夏焕章等: "《发酵工艺学 第3版》", 31 August 2015, 中国医药科技出版社 *
高培基等: "《资源环境微生物技术》", 31 August 2004, 化学工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105400828A (zh) * 2015-11-24 2016-03-16 广西罗城科潮基业科技发展有限公司 利用甘蔗糖蜜制备酒精的方法
CN108689759A (zh) * 2018-06-13 2018-10-23 广西喷施宝股份有限公司 有机生物刺激素及其配制使用方法
CN110564779A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 华南农业大学 蔗渣-糖蜜混合原料发酵乙醇联产沼气的方法
CN110564780A (zh) * 2019-09-16 2019-12-13 华南农业大学 蔗渣-糖蜜-薯蓣渣混合原料发酵乙醇联产沼气的方法
CN110564780B (zh) * 2019-09-16 2022-07-15 华南农业大学 蔗渣-糖蜜-薯蓣渣混合原料发酵乙醇联产沼气的方法

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