CN107189827A - 一种生物质生产液体燃料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种生物质生产液体燃料方法,对玉米秸秆进行粉碎,过20‑50目筛,备用;将粉碎后的玉米秸秆粉投入恒温设备预处理,温度为50‑65℃,处理时间为80‑120min;向预处理后的玉米秸秆粉加2‑4倍重量的水浸泡12‑36h;水洗得到固体后,加重量为固体重量0.2‑0.5%的复合酶制剂催化固体10‑15h,生成葡萄糖;加入重量为葡萄糖重量2‑5%的酵母菌悬液进行发酵1‑2天,得到乙醇溶液,经过蒸馏和精馏后得到燃料乙醇;用芳香类化合物萃取液体产物,得到木质素,作为原料利用加氢裂解生产工艺生产汽油。本发明采用复合酶制剂对玉米秸秆废弃物进行预处理生产液体燃料,不产生发酵有害物质,能减少玉米秸秆废弃物中碳水化合物的降解损失,提高燃料得率,实现废物再利用。
Description
技术领域
本发明属于生物质乙醇生产技术领域,具体地,涉及一种生物质生产液体燃料方法。
背景技术
随着工业化的迅速发展,人类对化石能源如煤炭,石油,核能,天然气等不可再生性能源的消耗速度迅速增长,为确保人类的生存与可持续发展,必须开发利用新的可再生形式的能源。
再生性能源是相对于不可再生性能源而言的,如风能,太阳能,生物质能等,取之不尽、用之不竭,而且对环境的冲击性最小。其中,生物质能是以生物质为载体的能量。生物质是一切有生命的可以生长的有机物质,包括动植物和微生物。生物质能由太阳能转换而来,地球上的绿色植物、藻类和光合细菌,通过光合作用,储存化学能。这种能量形式在使用过程中转化为二氧化碳和水,再次通过光合作用而再生。
开发使用富含生物质能的物质可高效转化为液体燃料如汽油,柴油,乙醇等燃料能源,能确保人类的生存与可持续发展。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种生物质生产液体燃料方法,用玉米秸秆废弃物作为原料,采用复合酶制剂对玉米秸秆废弃物进行预处理生产液体燃料,不产生发酵有害物质,能减少玉米秸秆废弃物中碳水化合物的降解损失,提高燃料得率,实现废物再利用。
根据本发明提供的一种生物质生产液体燃料方法,包括如下步骤:
(1)对玉米秸秆进行粉碎,过20-50目筛,备用;
(2)将粉碎后的玉米秸秆粉投入恒温设备预处理,温度为50-65℃,处理时间为80-120min;
(3)向预处理后的玉米秸秆粉加2-4倍重量的水浸泡12-36h;
(4)水洗得到固体后,加重量为固体重量0.2-0.5%的复合酶制剂催化固体10-15h,生成葡萄糖;
(5)加入重量为葡萄糖重量2-5%的酵母菌悬液进行发酵1-2天,得到乙醇溶液,经过蒸馏和精馏后得到燃料乙醇;
(6)用芳香类化合物萃取液体产物,得到木质素,作为原料利用加氢裂解生产工艺生产汽油。
优选地,所述复合酶制剂的制备工艺如下:母菌进行斜面培养,后在试管中进行菌种优化,再在锥形瓶中进行优化,后接种到发酵罐中发酵增殖,在转移至固体培养基中进行培养即可。
优选地,所述母菌为酵母菌、光和细菌和霉菌的混合菌。
优选地,所述斜面培养基包括如下重量分数的原料:葡萄糖20-50份、酵母膏10-20份、氯霉素0.3-4份、中药粉8-15份、PH值调节剂2-5份、余量为水。
优选地,所述中药粉包括谷精草药粉、归药粉、山药药粉、麦冬药粉以及茯苓药粉中的一种或任意两种的混合物。
优选地,所述锥形瓶中优化培养基包括如下重量分数的原料:纤维素分解液20-50份、鱼粉10-20份、无机盐0.3-4份、磷酸缓冲液8-15份,余量为水。
优选地,所述步骤(6)中的芳香类化合物是芳香醇,多取代苯,卤代芳香烃,液体菲衍生物,邻苯二甲酸中的任一种。
优选地,所述步骤(1)精馏设备是连续精馏装置。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
(1)采用复合酶制剂对玉米秸秆废弃物进行预处理生产液体燃料,不产生发酵有害物质,能减少玉米秸秆废弃物中碳水化合物的降解损失,提高燃料得率,实现废物再利用;
(2)本发明揭示的生物质预处理能够在温和的反应条件下,而解决影响生物质水解的物理与化学障碍。通过这种处理,打破生物质的晶体结构,增大生物质的表面积,降低生物质的聚合程度,分离出生物质内的木质素,和去除生物质内绝大部分乙酰基等。并且可以根据需要,最大限度地保留生物质内的纤维素;
(3)本发明合理利用酵母菌、光和细菌和霉菌的混合菌协同作用,共同促使木质素、纤维素最大限度的降解,获得葡萄糖,增加了玉米秸秆中木质素、纤维素的降解率,进而提高乙醇产量;
(4)本发明能耗低,操作简易,对环境无污染,节约能源,绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明的目的是提供一种生物质生产液体燃料方法,用玉米秸秆废弃物作为原料,采用复合酶制剂对玉米秸秆废弃物进行预处理生产液体燃料,不产生发酵有害物质,能减少玉米秸秆废弃物中碳水化合物的降解损失,提高燃料得率,实现废物再利用。
根据本发明提供的一种生物质生产液体燃料方法,包括如下步骤:
(1)对玉米秸秆进行粉碎,过20-50目筛,备用;
(2)将粉碎后的玉米秸秆粉投入恒温设备预处理,温度为50-65℃,处理时间为80-120min;
(3)向预处理后的玉米秸秆粉加2-4倍重量的水浸泡12-36h;
(4)水洗得到固体后,加重量为固体重量0.2-0.5%的复合酶制剂催化固体10-15h,生成葡萄糖;
(5)加入重量为葡萄糖重量2-5%的酵母菌悬液进行发酵1-2天,得到乙醇溶液,经过蒸馏和精馏后得到燃料乙醇;
(6)用芳香类化合物萃取液体产物,得到木质素,作为原料利用加氢裂解生产工艺生产汽油。
优选地,所述复合酶制剂的制备工艺如下:母菌进行斜面培养,后在试管中进行菌种优化,再在锥形瓶中进行优化,后接种到发酵罐中发酵增殖,在转移至固体培养基中进行培养即可。
优选地,所述母菌为酵母菌、光和细菌和霉菌的混合菌。
优选地,所述斜面培养基包括如下重量分数的原料:葡萄糖20-50份、酵母膏10-20份、氯霉素0.3-4份、中药粉8-15份、PH值调节剂2-5份、余量为水。
优选地,所述中药粉包括谷精草药粉、归药粉、山药药粉、麦冬药粉以及茯苓药粉中的一种或任意两种的混合物。
优选地,所述锥形瓶中优化培养基包括如下重量分数的原料:纤维素分解液20-50份、鱼粉10-20份、无机盐0.3-4份、磷酸缓冲液8-15份,余量为水。
优选地,所述步骤(6)中的芳香类化合物是芳香醇,多取代苯,卤代芳香烃,液体菲衍生物,邻苯二甲酸中的任一种。
优选地,所述步骤(1)精馏设备是连续精馏装置。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
(1)采用复合酶制剂对玉米秸秆废弃物进行预处理生产液体燃料,不产生发酵有害物质,能减少玉米秸秆废弃物中碳水化合物的降解损失,提高燃料得率,实现废物再利用;
(2)本发明揭示的生物质预处理能够在温和的反应条件下,而解决影响生物质水解的物理与化学障碍。通过这种处理,打破生物质的晶体结构,增大生物质的表面积,降低生物质的聚合程度,分离出生物质内的木质素,和去除生物质内绝大部分乙酰基等。并且可以根据需要,最大限度地保留生物质内的纤维素;
(3)本发明合理利用酵母菌、光和细菌和霉菌的混合菌协同作用,共同促使木质素、纤维素最大限度的降解,获得葡萄糖,增加了玉米秸秆中木质素、纤维素的降解率,进而提高乙醇产量;
(4)本发明能耗低,操作简易,对环境无污染,节约能源,绿色环保。
实施例1
本实施例提供的一种生物质生产液体燃料方法,包括如下步骤:
(1)对玉米秸秆进行粉碎,过50目筛,备用;
(2)将粉碎后的玉米秸秆粉投入恒温设备预处理,温度为50℃,处理时间为120min;
(3)向预处理后的玉米秸秆粉加2倍重量的水浸泡36h;
(4)水洗得到固体后,加重量为固体重量0.2%的复合酶制剂催化固体15h,生成葡萄糖;
(5)加入重量为葡萄糖重量2%的酵母菌悬液进行发酵2天,得到乙醇溶液,经过蒸馏和精馏后得到燃料乙醇;
(6)用芳香类化合物萃取液体产物,得到木质素,作为原料利用加氢裂解生产工艺生产汽油。
所述复合酶制剂的制备工艺如下:母菌进行斜面培养,后在试管中进行菌种优化,再在锥形瓶中进行优化,后接种到发酵罐中发酵增殖,在转移至固体培养基中进行培养即可。
所述母菌为酵母菌、光和细菌和霉菌的混合菌。
所述斜面培养基包括如下重量分数的原料:葡萄糖50份、酵母膏10份、氯霉素4份、中药粉8份、PH值调节剂5份、余量为水。
所述中药粉包括谷精草药粉、归药粉、山药药粉、麦冬药粉以及茯苓药粉中的一种或任意两种的混合物。
所述锥形瓶中优化培养基包括如下重量分数的原料:纤维素分解液50份、鱼粉10份、无机盐4份、磷酸缓冲液8份,余量为水。
所述步骤(6)中的芳香类化合物是芳香醇,多取代苯,卤代芳香烃,液体菲衍生物,邻苯二甲酸中的任一种。
所述步骤(1)精馏设备是连续精馏装置。
实施例2
本实施例提供的一种生物质生产液体燃料方法,包括如下步骤:
(1)对玉米秸秆进行粉碎,过20目筛,备用;
(2)将粉碎后的玉米秸秆粉投入恒温设备预处理,温度为65℃,处理时间为80min;
(3)向预处理后的玉米秸秆粉加4倍重量的水浸泡12h;
(4)水洗得到固体后,加重量为固体重量0.5%的复合酶制剂催化固体10h,生成葡萄糖;
(5)加入重量为葡萄糖重量5%的酵母菌悬液进行发酵1天,得到乙醇溶液,经过蒸馏和精馏后得到燃料乙醇;
(6)用芳香类化合物萃取液体产物,得到木质素,作为原料利用加氢裂解生产工艺生产汽油。
所述复合酶制剂的制备工艺如下:母菌进行斜面培养,后在试管中进行菌种优化,再在锥形瓶中进行优化,后接种到发酵罐中发酵增殖,在转移至固体培养基中进行培养即可。
所述母菌为酵母菌、光和细菌和霉菌的混合菌。
所述斜面培养基包括如下重量分数的原料:葡萄糖20份、酵母膏20份、氯霉素0.3份、中药粉15份、PH值调节剂2份、余量为水。
所述中药粉包括谷精草药粉、归药粉、山药药粉、麦冬药粉以及茯苓药粉中的一种或任意两种的混合物。
所述锥形瓶中优化培养基包括如下重量分数的原料:纤维素分解液20份、鱼粉20份、无机盐0.3份、磷酸缓冲液15份,余量为水。
所述步骤(6)中的芳香类化合物是芳香醇,多取代苯,卤代芳香烃,液体菲衍生物,邻苯二甲酸中的任一种。
所述步骤(1)精馏设备是连续精馏装置。
实施例3
本实施例提供的一种生物质生产液体燃料方法,包括如下步骤:
(1)对玉米秸秆进行粉碎,过30目筛,备用;
(2)将粉碎后的玉米秸秆粉投入恒温设备预处理,温度为55℃,处理时间为90min;
(3)向预处理后的玉米秸秆粉加3倍重量的水浸泡26h;
(4)水洗得到固体后,加重量为固体重量0.3%的复合酶制剂催化固体12h,生成葡萄糖;
(5)加入重量为葡萄糖重量3%的酵母菌悬液进行发酵1天,得到乙醇溶液,经过蒸馏和精馏后得到燃料乙醇;
(6)用芳香类化合物萃取液体产物,得到木质素,作为原料利用加氢裂解生产工艺生产汽油。
所述复合酶制剂的制备工艺如下:母菌进行斜面培养,后在试管中进行菌种优化,再在锥形瓶中进行优化,后接种到发酵罐中发酵增殖,在转移至固体培养基中进行培养即可。
所述母菌为酵母菌、光和细菌和霉菌的混合菌。
所述斜面培养基包括如下重量分数的原料:葡萄糖40份、酵母膏12份、氯霉素0.9份、中药粉11份、PH值调节剂4份、余量为水。
所述中药粉包括谷精草药粉、归药粉、山药药粉、麦冬药粉以及茯苓药粉中的一种或任意两种的混合物。
所述锥形瓶中优化培养基包括如下重量分数的原料:纤维素分解液27份、鱼粉14份、无机盐3.3份、磷酸缓冲液11份,余量为水。
所述步骤(6)中的芳香类化合物是芳香醇,多取代苯,卤代芳香烃,液体菲衍生物,邻苯二甲酸中的任一种。
所述步骤(1)精馏设备是连续精馏装置。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种生物质生产液体燃料方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)对玉米秸秆进行粉碎,过20-50目筛,备用;
(2)将粉碎后的玉米秸秆粉投入恒温设备预处理,温度为50-65℃,处理时间为80-120min;
(3)向预处理后的玉米秸秆粉加2-4倍重量的水浸泡12-36h;
(4)水洗得到固体后,加重量为固体重量0.2-0.5%的复合酶制剂催化固体10-15h,生成葡萄糖;
(5)加入重量为葡萄糖重量2-5%的酵母菌悬液进行发酵1-2天,得到乙醇溶液,经过蒸馏和精馏后得到燃料乙醇;
(6)用芳香类化合物萃取液体产物,得到木质素,作为原料利用加氢裂解生产工艺生产汽油。
2.根据权利要求1所述的生物质生产液体燃料方法,其特征在于:所述复合酶制剂的制备工艺如下:母菌进行斜面培养,后在试管中进行菌种优化,再在锥形瓶中进行优化,后接种到发酵罐中发酵增殖,在转移至固体培养基中进行培养即可。
3.根据权利要求2所述的生物质生产液体燃料方法,其特征在于:所述母菌为酵母菌、光和细菌和霉菌的混合菌。
4.根据权利要求2所述的生物质生产液体燃料方法,其特征在于:所述斜面培养基包括如下重量分数的原料:葡萄糖20-50份、酵母膏10-20份、氯霉素0.3-4份、中药粉8-15份、PH值调节剂2-5份、余量为水。
5.根据权利要求4所述的生物质生产液体燃料方法,其特征在于:所述中药粉包括谷精草药粉、归药粉、山药药粉、麦冬药粉以及茯苓药粉中的一种或任意两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的生物质生产液体燃料方法,其特征在于:所述锥形瓶中优化培养基包括如下重量分数的原料:纤维素分解液20-50份、鱼粉10-20份、无机盐0.3-4份、磷酸缓冲液8-15份,余量为水。
7.根据权利要求1所述的生物质生产液体燃料方法,其特征在于:所述步骤(6)中的芳香类化合物是芳香醇,多取代苯,卤代芳香烃,液体菲衍生物,邻苯二甲酸中的任一种。
8.根据权利要求7所述的生物质生产液体燃料方法,其特征在于:所述步骤(1)精馏设备是连续精馏装置。
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