CN106399394A - 一种以香蕉树为原料制备乙醇的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以香蕉树为原料制备乙醇的方法，技术步骤是：收集香蕉树进行机械脱水，粉碎保压蒸煮，汽爆；配制香蕉树粉浆醪液,调节pH值，进行木质纤维素酶解，转化成糖；糖调节pH，添加15‑25%的酒母醪，持续发酵，形成成熟醪液；取成熟醪液蒸煮、冷凝得到含酒精液，含酒精液再经78.3℃蒸馏得到纯度在99%以上的乙醇。本发明以香蕉树为原料制备乙醇，将农林废弃物变为工业产品原料，通过确定了不同底物含量中添加不同种类的纤维素水解酶对香蕉树进行酶解，确定了最佳底物含量及纤维素酶，从而提高了香蕉原料纤维转化为乙醇的比例，实现了原料生产的商品化，使香蕉树为原料生产燃料乙醇方法得以产业化，提高了产品市场竞争力。

Description

一种以香蕉树为原料制备乙醇的方法

技术领域

本发明涉及的是一种以香蕉树为原料制备乙醇的方法，属于生物发酵技术领域。

背景技术

香蕉是生长在热带或亚热带地区的一种水果，在我国主要生长在南方地区，由香蕉树结果而成，但香蕉树并不是树，而是巨型草本植物，是多年生常绿大型草本单子叶植物，无主根，它的茎是软的，由卷起来的叶柄构成，香蕉树虽然是多年生草本植物，但在香蕉结果后生长期就结束了，地上的茎叶会逐渐枯死，等到来年繁殖利用地下茎所生出的吸芽再从根部长出新芽，继续生长，展开阔大的叶子，再结出新果实。香蕉树整体水分高达75%-90%，枯死的香蕉树茎叶如果不及时处理，会发霉腐烂，污染环境，目前对采果后的香蕉树利用也仅仅是用于沤肥、制备沼气、就地处理等。这样的香蕉树利用方法其实是非常浪费资源的方法，香蕉树富含纤维素、半纤维素、木质素等物质，是良好的生物质来源，可用于制备再生纤维、酒精、精密化工产品等。采摘了香蕉后的香蕉树因为富含木质纤维素，虽然是农林废弃物，却是作为纤维素乙醇原料的最佳来源，目前用香蕉树为原料制备纤维素乙醇的技术发展，没有解决的主要影响因素是木质纤维素酶解率不高，造成生产成本高，难以形成商品化，缺少可以同步糖化发酵的高效酶制剂，造成产品质量低，缺乏市场竞争力，以及在现有工艺设备的基础上如何进行技术改造问题，这一问题解决不了，就不能形成规模化生产，如果这些影响因素所造成的技术问题得以解决，以香蕉树为原料制备乙醇将会有比较好的前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题,是研究以香蕉树为原料制备乙醇过程中不同底物含量中添加不同种类的纤维素水解酶进行酶解，确定最佳底物含量及纤维素酶，克服现有技术所存在不足，提供一种以香蕉树为原料制备乙醇的方法。

为实现上述目的，本发明采取了下述技术方案，一种以香蕉树为原料制备乙醇的方法，包括下述具体技术步骤：

（1）采果后的香蕉树经收集，机械除去水份，使得含水量为25-35%，粉碎成粒径为0.3-3厘米的粗粒，在温度为150-200℃，压力为1.4-2.0MP的条件下，保压蒸煮4-6分钟，期间每隔7-12秒将保温压力装置中8-12%的含纤维素原料释放到常压，得到汽爆香蕉树原料；

（2）取汽爆香蕉树原料用一次水溶液配制成干物质浓度是20-26%的香蕉树粉浆醪液,用酸调节pH值至4.8-5.2，加入相当于醪液质量0.06-0.08%的柠檬酸缓冲液，再添加相当于醪液质量1%的活性是20万u/ml的纤维素酶，在48-52℃的温度条件下，低速搅拌，进行木质纤维素酶解，酶解70-75h转化成糖；

（3）取步骤（2）所述的糖调节pH至4.3-4.5，向其中添加15-25%的酒母醪，酒母醪中含酵母数≥2亿/ml，死亡率≤3%，中低速搅拌使其发酵，温度调至32-33℃，持续发酵45-60h，形成成熟醪液；

（4）取成熟醪液经100℃蒸煮、冷凝得到含酒精液，含酒精液再经78.3℃蒸馏得到纯度在99%以上的乙醇。

采取上述措施的本发明，以香蕉树为原料制备乙醇，将农林废弃物变为工业产品原料，使得燃料乙醇生产实现了“不与民争粮、不与粮争地”的目标，也使得燃料乙醇生产原料多样化，合理调整乙醇原料的架构，降低原料成本。本发明确定了不同底物含量中添加不同种类的纤维素水解酶对香蕉树进行酶解，确定了最佳底物含量及纤维素酶，从而提高了香蕉原料纤维转化为乙醇的比例，实现了原料生产的商品化，使香蕉树为原料生产燃料乙醇方法得以产业化，提高了产品市场竞争力。

另一方面，推进酒精行业进入原料来源多样化的发展阶段，以应对原料周期性、市场性变化，提高了酒精的市场竞争力，极大促进了酒精原料加工行业的技术升级。因此，本发明具有广阔的推广应用前景。

下面结合实施方式对本发明进一步详述。

具体实施方式

实施例1

（1）收集采收香蕉后的香蕉树，利用压榨机除去香蕉树的水份，使得含水量为25%，将压榨后的香蕉树粉碎成粒径为0.3-3厘米的粗粒，在温度为150℃，压力为2.0MP的条件下，保压蒸煮6分钟，从蒸煮4分钟开始每隔7秒将保温压力装置中8%的含纤维素原料释放到常压，经过12-13次的释放后得到汽爆香蕉树原料；

（2）取汽爆香蕉树原料用一次水溶液配制成干物质浓度是20%的香蕉树粉浆醪液,用硫酸调节pH值至4.8，加入相当于醪液质量0.06%的柠檬酸缓冲液，再添加相当于醪液质量1%的活性是20万u/ml的诺维信纤维素酶，在48℃的温度条件下， 120转/分钟的低速下搅拌，进行木质纤维素酶解，酶解75h转化成糖；

（3）取步骤（2）所述的糖，用硫酸调节pH至4.3，向其中添加18%的酒母醪，酒母醪中含酵母数≥2亿/ml，死亡率≤3%，120转/分钟的低速下搅拌使其发酵，发酵前期8h控温在30℃培养酵母生长，后期将温度调至33℃，继续发酵40h，形成成熟醪液；

（4）取成熟醪液经100℃蒸煮、冷凝得到含酒精液，再经78.3℃二次蒸馏得到含量99%以上的乙醇。

实施例2

（1）收集采收香蕉后的香蕉树，利用压榨机除去香蕉树的水份，使得含水量为35%，粉碎成粒径为0.3-3厘米的粗粒，在温度为200℃，压力为1.4MP的条件下，保压蒸煮4分钟，从蒸煮2分钟开始每隔12秒将保温压力装置中12%的含纤维素原料释放到常压，经过8-10次的释放后得到汽爆香蕉树原料；

（2）取汽爆香蕉树原料用一次水溶液配制成干物质浓度是24%的香蕉树粉浆醪液,用酸调节pH值至5.2，加入相当于醪液质量0.08%的柠檬酸缓冲液，再添加相当于醪液质量1%的活性是20万u/ml的隆科特纤维素酶，在52℃的温度条件下，120转/分钟的低速下搅拌，进行木质纤维素酶解，酶解70h转化成糖；

（3）取步骤（2）所述的糖，加入硫酸调节pH至4.5，加入20%的酒母醪，酒母醪中含酵母数≥2亿/ml，死亡率≤3%，120转/分钟的低速下搅拌使其发酵，发酵前期8h控温在30℃培养酵母生长，后期将温度调至33℃，继续发酵40h，形成成熟醪液；

（4）取成熟醪液经100℃蒸煮、冷凝得到含酒精液，再经78.3℃二次蒸馏得到含量99%以上的乙醇。

实施例3

（1）收集采收香蕉后的香蕉树，利用压榨机除去香蕉树的水份，使得含水量为30%，粉碎成粒径为0.3-3厘米的粗粒，在温度为180℃，压力为1.8MP的条件下，保压蒸煮5分钟，从蒸煮3分钟开始每隔9秒将保温压力装置中10%的含纤维素原料释放到常压，经过9-11次的释放后得到汽爆香蕉树原料；

（2）取汽爆香蕉树原料用一次水溶液配制成干物质浓度是26%的香蕉树粉浆醪液,用酸调节pH值至5.0，加入相当于醪液质量0.07%的柠檬酸缓冲液，再添加相当于醪液质量1%的活性是20万u/ml的鸿鹰C10纤维素酶，在50℃的温度条件下，120转/分钟的低速下搅拌，进行木质纤维素酶解，酶解72h转化成糖；

（3）取步骤（2）所述的糖，加入硫酸调节pH至4.4，加入25%的酒母醪，酒母醪中含酵母数≥2亿/ml，死亡率≤3%，120转/分钟的低速下搅拌使其发酵，发酵前期8h控温在30℃培养酵母生长，后期将温度调至33℃，继续发酵40h，形成成熟醪液；

（4）取成熟醪液经100℃蒸煮、冷凝得到含酒精液，再经78.3℃二次蒸馏得到含量99%以上的乙醇。

Claims (1)

1.一种以香蕉树为原料制备乙醇的方法，其特征在玮所述方法包括下述具体技术步骤：

（1）采果后的香蕉树经收集，机械除去水份，使得含水量为25-35%，粉碎成粒径为0.3-3厘米的粗粒，在温度为150-200℃，压力为1.4-2.0MP的条件下，保压蒸煮4-6分钟，期间每隔7-12秒将保温压力装置中8-12%的含纤维素原料释放到常压，得到汽爆香蕉树原料；

（2）取汽爆香蕉树原料用一次水溶液配制成干物质浓度是20-26%的香蕉树粉浆醪液,用酸调节pH值至4.8-5.2，加入相当于醪液质量0.06-0.08%的柠檬酸缓冲液，再添加相当于醪液质量1%的活性是20万u/ml的纤维素酶，在48-52℃的温度条件下，低速搅拌，进行木质纤维素酶解，酶解70-75h转化成糖；

（3）取步骤（2）所述的糖调节pH至4.3-4.5，向其中添加15-25%的酒母醪，酒母醪中含酵母数≥2亿/ml，死亡率≤3%，中低速搅拌使其发酵，温度调至32-33℃，持续发酵45-60h，形成成熟醪液；

（4）取成熟醪液经100℃蒸煮、冷凝得到含酒精液，含酒精液再经78.3℃蒸馏得到纯度在99%以上的乙醇。