CN107988275B - 一种木薯生料发酵产酒精的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种木薯生料发酵产酒精的新工艺,通过负载离子液体生物炭处理木薯粉,提高木薯淀粉溶出率,再利用反胶束‑酶进行淀粉水解,然后接种酵母进行发酵产酒精;生物炭负载离子液体提高了其反应效率,降低了成本,同时降低了浓醪对酵母的抑制作用,反胶束能提高酶活性和酶稳定性,同时反胶束能提高离子液体的回收率。本发明的酒精生产工艺革新了传统的高温蒸煮,降低了能耗,提高了酒精产量,具有很好发展前景。
Description
技术领域
本发明属于酒精生产技术领域,特别涉及一种木薯生料发酵产酒精的新工艺。
背景技术
随着能源危机的到来,利用可再生资源(粮食或植物纤维)发酵生产乙醇,作为生物能源来代替或部分代替石油被提上了日程。燃料乙醇作为清洁能源,在日益重视环保的今天,更是倍受关注。木薯是世界三大薯类之一,全球年产量在1.3亿吨以上。干木薯的淀粉含量超过80%,是酒精生产的理想原料。随着全球能源危机的加剧,以木薯为原料发酵生产酒精的行业正逐步扩大。
目前,以淀粉质原料作为底物,美国的酒精厂可以达到12%(V/V,下同)。而我国的燃料乙醇生产技术主要是以淀粉质为原料的酒精生产技术,发酵液中乙醇含量为8%~10%,低于世界水平,乙醇发酵效率为88%~90%。该生产技术能耗高,废水多,COD负荷大。高浓度酒精发酵(Very High Gravity,简称VHG),可以降低能耗、提高产率,降低蒸馏费用,从而有效降低成本。高浓度酒精发酵技术将是酒精发酵工艺的重大技术进步之一。
发明专利CN200610022209.3,一种高浓度酒精发酵的方法,该方法克服了现有酒精发酵中存在的发酵效率低、发酵时间长等缺点。采用前期通入无菌空气,发酵至8~30h时补料和添加发酵促进剂,经25~35℃、振荡或搅拌转速为10~500r/min、时间50~66h发酵,得到高浓度乙醇,发酵液中乙醇的体积比浓度达16%~18%。本发明能快速、高效地生产高浓度酒精。
发明专利CN200810073402.9,利用木薯渣的酒精生产方法,木薯渣经蒸煮和糖化后进行渣水分离,固渣直接作为饲料或肥料,分离的木薯渣糖化滤液用作生木薯或木薯干片的调浆用液,调浆后经蒸煮,糖化,进入发酵罐发酵生产酒精。本方法生产周期短,能耗低,操作简便,产品稳定性高,有效地解决了生产木薯渣酒精的能耗高,污染严重的问题,提高了木薯渣的经济效益,解决目前木薯渣废弃物的利用问题,提高了木薯酒精厂的经济效益。
发明专利CN201010197893.5,酶制剂生产发酵废液应用于木薯原料生产酒精的方法,利用木薯为原料,通过添加淀粉酶和糖化酶的生产发酵废液生产酒精的方法。酶制剂生产发酵废液应用于木薯原料生产酒精的方法,包括木薯粉粉浆、液化、糖化和发酵,其特征在于,在液化过程中不添加淀粉酶只单独添加淀粉酶发酵废液,或在添加淀粉酶的同时添加淀粉酶发酵废液;和/或在糖化过程中不添加糖化酶只单独添加糖化酶发酵废液,或在添加糖化酶的同时添加糖化酶发酵废液。经实际生产表明,本方法可提高木薯原料出酒精率,减少淀粉酶用量,减少糖化酶用量,减少营养盐用量,降低了酶制剂生产的废液处理成本,提高了酒精生产效益。
现有技术中,酒精发酵多以同步糖化发酵法进行酒精生产,耗能大,设备要求高,同时原料利用率低,不符合国际节能减排的要求。
发明内容
针对现有技术中酒精发酵生产能耗大,酒精产率和原料利用率低的现状,本发明提供一种木薯生料发酵产酒精的新工艺。
本发明的新工艺是通过以下技术方案实现的:
一种木薯生料发酵产酒精的新工艺,包括以下步骤:
A.将无病害的木薯干片进行粉碎,过40~100目,得到木薯粉,然后将木薯粉与0.4~0.6g/L酵母膏、0.10~0.14g/L尿素、1.4~1.6g/L蛋白胨、20~30mg/L硫酸钙在60~80℃温水中混合,配置成25~35%(W/V)的木薯粉溶液;
B.在木薯粉溶液中加入5~10倍量的负载离子液体生物炭进行反应2~3h,然后加入反胶束-酶,在45~55℃下进行生料水解30~60min,2000~2500r/min下离心分离,取上相溶液,得到淀粉糊;
所述反胶束-酶组成为:214~264IU/g木薯粉的α-淀粉酶和392~694IU/g木薯粉的糖化酶;
C.在淀粉糊中加入硫酸铵4.0~6.0g/L、磷酸二氢钾2.5~3.5g/L、硫酸镁0.4~0.6g/L制备成发酵培养基,调节初始pH为5.5~6.0,然后接种8%~10%的酵母菌种子液,于27~30℃、125~150rpm下进行发酵42~68h,得到成熟醪液;
D.按照酒精蒸馏工艺,将上述成熟醪液送去蒸馏,得到成品酒精;
步骤B所述负载离子液体生物炭的制备方法如下:
(1)将粒度为250~420μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h,过滤除去有机物及可溶性杂质,再用去离子水将生物炭洗至中性,烘干,得到处理后的生物炭;
(2)按质量份数比,称取10~15份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐([EMIM][DMP])于锥形瓶中,加入20~25份 PEG4000混合均匀,再加入30~45份处理后的生物炭,置于恒温振荡箱中,于20℃下振荡反应10~12h,过滤,置于85℃烘箱中干燥8~9h,得到负载离子液体生物炭;
步骤B所述反胶束-酶溶液的制备方法如下:
(1)取0.1~0.4mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中,按浓度比1:1加入0.1~0.4mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失,在磁力搅拌器上搅拌30min,定容制备成反胶束溶液;
(2)称取α-淀粉酶和糖化酶,按体积比1:1:1加入到柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合,得到酶缓冲液;
(3)将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1:(100~150)进行混合,振荡至澄清,即可得到反胶束-酶溶液。
利用生物炭负载离子液体代替传统高温蒸煮工艺,能有效提高淀粉溶出率,通过反胶束处理后的淀粉酶和糖化酶活力和酶的稳定性更高,两者结合提高了发酵液中葡萄糖的含量,生物炭降低了浓醪发酵对酵母的抑制作用,同时其多孔、比表面积大和表面活性官能团多的特点,能促进酵母细胞繁殖,加速酵母进入对数生长期,从而提高了酵母产乙醇的效率,缩短发酵周期。
在45~55℃时,淀粉酶和糖化酶在反胶束中的活力和稳定性最大,能最大效率的降解淀粉和葡糖糖供酵母发酵产以乙醇。
少量钙离子能提高糖化酶的稳定性,降低酶活力消耗速度,钙离子还能分解木薯粉中的磷,提供给酵母使其繁殖速度加快。
离子液体对纤维素具有很好的溶解能力, 但离子液体价格昂贵,难以回收,因此将离子液体负载于多孔、比表面积大的生物炭上,降低成本,提高离子液体反应界面,同时生物炭易于回收;PEG4000能提高磷酸盐离子液体水解木质素产糖率,阻止了纤维素再结晶,从而提高酶解产率。
作为本发明的进一步改进,步骤C所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml,种子活性为98%以上;
所述酵母种子液制备方法如下:
(1)将酵母菌在活化培养基上划线,于37℃下培养72h长出单菌落,然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中,在26~30℃下,250rpm摇床振荡培养24~28h,得到种子酵母;
(2)将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中,接种量为10%,在33℃下,250rpm摇床中培养24~36h,培养至菌体OD值为8.0,且菌体活性为95%以上,得到酵母种子液;
所述活化培养基为麦芽汁培养基:称取1kg市售麦芽粉,加入60~65℃温水3500~4000ml,于55~60℃保温糖化4h,然后过滤,除去残渣,滤液3000rpm离心20min,煮沸用脱脂棉再过滤一次,即得到澄清、透明的麦芽汁,将麦芽汁稀释至10~12Brix,自然pH,121℃灭菌20min即可;平板固体培养基中加入2%琼脂;
所述种子培养基含有以下物质:酵母膏1%,蛋白陈2%,葡萄糖2%,121℃下高压灭菌,即可得到种子培养基;固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂。
作为本发明的进一步改进,步骤B所述离心分离后,中相和下相为负载离子液体生物炭,回收用于再次水解,使用次数为4~5次。
作为本发明的进一步改进,步骤B所述的负载离子液体生物炭制备方法,所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:(2~3);所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%(w/w)。
离子液体负载率随着离子液体浓度的增大而增大,但到一定比时负载率达到饱和,经过研究发现,离子液体和生物炭质量比为1:(2~3)时,离子液体负载率最高;低浓度的表面活性剂PEG4000能与反胶束液中的有机物协同提高酶解效率,过高浓度的PEG4000浓度会增加离子液体降解能力而抑制酶活性,破坏酶的稳定性,经过试验发现PEG4000与离子液体的质量浓度比为1%时,糖化酶和淀粉酶活力和稳定性最好,同时不影响酵母发酵。
作为本发明的进一步改进,步骤B所述的反胶束溶液的容水量ω0为32~40。
相同表面活性剂浓度下,随着反胶束容水量的增大,酶活性相比于水中增大;相同容水量情况下,酶活力随着表面活性剂浓度变化先增大后降低,是因为表面活性剂和酶之间的静电作用使酶失活。因而,以酶活最大为目的,确定最佳表面活性剂浓度为0.1~0.4mol/L和容水量为32~40。
作为本发明的进一步改进,步骤B所述的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的pH为4.2~4.4。
反胶束容水量和pH均会影响酶的活性,容水量标示反胶束溶液中水与有机溶剂的摩尔质量比,过多的有机溶剂会抑制酶的活力,当容水量在32~40时,淀粉酶和糖化酶的活力呈上升趋势,在pH4.2~4.4时淀粉酶和糖化酶活力持续增长;反胶束还可以提高离子液体的表面张力,降低纤维素的结晶度,从而提高淀粉溶出率,协同双酶水解糖化提高糖含量,从而提高酒精产率。
本发明的有益效果:
1、本发明利用离子液体和反胶束-酶进行木薯生料发酵产酒精,革新了传统高温蒸煮工艺,减少了能耗;
2、本发明提高了淀粉溶出率、糖产率和酵母发酵效率,大大缩短了酒精发酵周期,提高酒精产率;
3、本发明降低了设备成本和能量消耗,提高了原料利用率和酒精产率,具有很好的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
A.将无病害的木薯干片进行粉碎,过40目,得到木薯粉,然后将木薯粉与0.4g/L酵母膏、0.10g/L尿素、1.4g/L蛋白胨、20mg/L硫酸钙在60℃温水中混合,配置成25%(W/V)的木薯粉溶液;
B.在木薯粉溶液中加入5倍量的负载离子液体生物炭进行反应2h,然后加入反胶束-酶,在45℃下进行生料水解30min,2000r/min下离心分离,取上相溶液,得到淀粉糊;
所述反胶束-酶组成为:214IU/g木薯粉的α-淀粉酶和398IU/g木薯粉的糖化酶;
C.在淀粉糊中加入硫酸铵4.0g/L、磷酸二氢钾2.5g/L、硫酸镁0.4g/L制备成发酵培养基,调节初始pH为5.5,然后接种8%的酵母菌种子液,于27℃、125rpm下进行发酵42h,得到成熟醪液;
D.按照酒精蒸馏工艺,将上述成熟醪液送去蒸馏,得到成品酒精;
步骤C所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml,种子活性为98%以上;所述酵母种子液制备方法如下:
(1)将酵母菌在活化培养基上划线,于37℃下培养72h长出单菌落,然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中,在26℃下,250rpm摇床振荡培养24h,得到种子酵母;
(2)将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中,接种量为10%,在33℃下,250rpm摇床中培养24h,培养至菌体OD值为8.0,且菌体活性为95%以上,得到酵母种子液;
所述活化培养基为麦芽汁培养基:称取1kg市售麦芽粉,加入60℃温水3500ml,于55℃保温糖化4h,然后过滤,除去残渣,滤液3000rpm离心20min,煮沸用脱脂棉再过滤一次,即得到澄清、透明的麦芽汁,将麦芽汁稀释至10Brix,自然pH,121℃灭菌20min即可;平板固体培养基中加入2%琼脂;
所述种子培养基含有以下物质:酵母膏1%,蛋白陈2%,葡萄糖2%,121℃下高压灭菌,即可得到种子培养基;固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂;
步骤B所述负载离子液体生物炭制备方法如下:
(1)将粒度为250μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h,过滤除去有机物及可溶性杂质,再用去离子水将生物炭洗至中性,烘干,得到处理后的生物炭;
(2)按质量份数比,称取10份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐([EMIM][DMP])于锥形瓶中,加入20份 PEG4000混合均匀,再加入30份处理后的生物炭,置于恒温振荡箱中,于20℃下振荡反应10h,过滤,置于85℃烘箱中干燥8h,得到负载离子液体生物炭;
所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:3;所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%(w/w)。
步骤B所述反胶束-酶溶液先经过反胶束液处理,具体如下:
(1)取0.1mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中,按浓度比1:1加入0.1mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失,在磁力搅拌器上搅拌30min,定容制备成容水量ω0为32的反胶束溶液;
(2)称取α-淀粉酶和糖化酶,按体积比1:1:1加入到pH为4.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合,得到酶缓冲液;
(3)将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1:100进行混合,振荡至澄清,即可得到反胶束-酶溶液。
实施例2
A.将无病害的木薯干片进行粉碎,过100目,得到木薯粉,然后将木薯粉与0.6g/L酵母膏、0.14g/L尿素、1.6g/L蛋白胨、30mg/L硫酸钙在80℃温水中混合,配置成35%(W/V)的木薯粉溶液;
B.在木薯粉溶液中加入10倍量的负载离子液体生物炭进行反应3h,然后加入反胶束-酶,在55℃下进行生料水解60min, 2500r/min下离心分离,取上相溶液,得到淀粉糊;
所述反胶束-酶组成为:224IU/g木薯粉的α-淀粉酶和694IU/g木薯粉的糖化酶;
C.在淀粉糊中加入硫酸铵6.0g/L、磷酸二氢钾3.5g/L、硫酸镁0.6g/L制备成发酵培养基,调节初始pH为6.0,然后接种10%的酵母菌种子液,于30℃、150rpm下进行发酵68h,得到成熟醪液;
D.按照酒精蒸馏工艺,将上述成熟醪液送去蒸馏,得到成品酒精;
步骤C所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml,种子活性为98%以上;所述酵母种子液制备方法如下:
(1)将酵母菌在活化培养基上划线,于37℃下培养72h长出单菌落,然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中,在30℃下,250rpm摇床振荡培养28h,得到种子酵母;
(2)将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中,接种量为10%,在33℃下,250rpm摇床中培养24h,培养至菌体OD值为8.0,且菌体活性为95%以上,得到酵母种子液;
所述活化培养基为麦芽汁培养基:称取1kg市售麦芽粉,加入65℃温水4000ml,于60℃保温糖化4h,然后过滤,除去残渣,滤液3000rpm离心20min,煮沸用脱脂棉再过滤一次,即得到澄清、透明的麦芽汁,将麦芽汁稀释至12Brix,自然pH,121℃灭菌20min即可;平板固体培养基中加入2%琼脂;
所述种子培养基含有以下物质:酵母膏1%,蛋白陈2%,葡萄糖2%,121℃下高压灭菌,即可得到种子培养基;固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂;
步骤B所述负载离子液体生物炭制备方法如下:
(1)将粒度为420μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h,过滤除去有机物及可溶性杂质,再用去离子水将生物炭洗至中性,烘干,得到处理后的生物炭;
(2)按质量份数比,称取15份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐([EMIM][DMP])于锥形瓶中,加入25份 PEG4000混合均匀,再加入30份处理后的生物炭,置于恒温振荡箱中,于20℃下振荡反应12h,过滤,置于85℃烘箱中干燥9h,得到负载离子液体生物炭;
所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:2;所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%(w/w);
步骤B所述反胶束-酶溶液先经过反胶束液处理,具体如下:
(1)取0.4mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中,按浓度比1:1加入0.4mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失,在磁力搅拌器上搅拌30min,定容制备成容水量ω0为40的反胶束溶液;
(2)称取α-淀粉酶和糖化酶,按体积比1:1:1加入到pH为4.4的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合,得到酶缓冲液;
(3)将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1:150进行混合,振荡至澄清,即可得到反胶束-酶溶液。
实施例3
A.将无病害的木薯干片进行粉碎,过80目,得到木薯粉,然后将木薯粉与0.5g/L酵母膏、0.12g/L尿素、1.5g/L蛋白胨、25mg/L硫酸钙在65℃温水中混合,配置成30%(W/V)的木薯粉溶液;
B.在木薯粉溶液中加入8倍量的负载离子液体生物炭进行反应3h,然后加入反胶束-酶,在50℃下进行生料水解45min,2000r/min下离心分离,取上相溶液,得到淀粉糊;
所述反胶束-酶组成为:264IU/g木薯粉的α-淀粉酶和392IU/g木薯粉的糖化酶;
C.在淀粉糊中加入硫酸铵5.0g/L、磷酸二氢钾3.0g/L、硫酸镁0.5g/L制备成发酵培养基,调节初始pH为5.5,然后接种8.5%的酵母菌种子液,于28℃、140rpm下进行发酵48h,得到成熟醪液;
D.按照酒精蒸馏工艺,将上述成熟醪液送去蒸馏,得到成品酒精;
步骤C所述酵母种子液接种量为15×106cell/ml,种子活性为98%以上;所述酵母种子液制备方法如下:
(1)将酵母菌在活化培养基上划线,于37℃下培养72h长出单菌落,然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中,在28℃下,250rpm摇床振荡培养26h,得到种子酵母;
(2)将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中,接种量为10%,在33℃下,250rpm摇床中培养28h,培养至菌体OD值为8.0,且菌体活性为95%以上,得到酵母种子液;
所述活化培养基为麦芽汁培养基:称取1kg市售麦芽粉,加入62℃温水3500ml,于58℃保温糖化4h,然后过滤,除去残渣,滤液3000rpm离心20min,煮沸用脱脂棉再过滤一次,即得到澄清、透明的麦芽汁,将麦芽汁稀释至11Brix,自然pH,121℃灭菌20min即可;平板固体培养基中加入2%琼脂;
所述种子培养基含有以下物质:酵母膏1%,蛋白陈2%,葡萄糖2%,121℃下高压灭菌,即可得到种子培养基;固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂;
步骤B所述负载离子液体生物炭制备方法如下:
(1)将粒度为350μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h,过滤除去有机物及可溶性杂质,再用去离子水将生物炭洗至中性,烘干,得到处理后的生物炭;
(2)称取12份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐([EMIM][DMP])于锥形瓶中,加入24份 PEG4000混合均匀,再加入36份处理后的生物炭,置于恒温振荡箱中,于20℃下振荡反应11h,过滤,置于85℃烘箱中干燥9h,得到负载离子液体生物炭;
所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:3;所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%(w/w);
步骤B所述反胶束-酶溶液先经过反胶束液处理,具体如下:
(1)取0.3mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中,按浓度比1:1加入0.3mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失,在磁力搅拌器上搅拌30min,定容制备成容水量ω0为35的反胶束溶液;
(2)称取α-淀粉酶和糖化酶,按体积比1:1:1加入到pH为4.3的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合,得到酶缓冲液;
(3)将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1:120进行混合,振荡至澄清,即可得到反胶束-酶溶液。
实施例1~3各项发酵指标如表1。
表1 实施例1~3发酵各项指标
在本领域中,乙醇理论产量为1kg木薯渣淀粉在理想条件下完全转化能够得到567.9g乙醇,以此为基准,乙醇得率=(实际产量/理论产量)×100%。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例,不用于限制本发明,本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域人员可以在本发明的实质和保护范围内,对本发明做出各种修改或等同替换,这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种木薯生料发酵产酒精的新工艺,其特征在于,包括以下步骤:
A.将无病害的木薯干片进行粉碎,过40~100目,得到木薯粉,然后将木薯粉与0.4~0.6g/L酵母膏、0.10~0.14g/L尿素、1.4~1.6g/L蛋白胨、20~30mg/L硫酸钙在60~80℃温水中混合,配置成25~35%(W/V)的木薯粉溶液;
B.在木薯粉溶液中加入5~10倍量的负载离子液体生物炭进行反应2~3h,然后加入反胶束-酶,在45~55℃下进行生料水解30~60min,2000~2500r/min下离心分离,取上相溶液,得到淀粉糊;
所述反胶束-酶组成为:214~264IU/g木薯粉的α-淀粉酶和392~694IU/g木薯粉的糖化酶;
C.在淀粉糊中加入硫酸铵4.0~6.0g/L、磷酸二氢钾2.5~3.5g/L、硫酸镁0.4~0.6g/L制备成发酵培养基,调节初始pH为5.5~6.0,然后接种8%~10%的酵母菌种子液,于27~30℃、125~150rpm下进行发酵42~68h,得到成熟醪液;
D.按照酒精蒸馏工艺,将上述成熟醪液送去蒸馏,得到成品酒精;
步骤B所述负载离子液体生物炭的制备方法如下:
(1)将粒度为250~420μm的生物炭分别与乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液、去离子水按固液比1:2在20℃下磁力搅拌反应4h,过滤除去有机物及可溶性杂质,再用去离子水将生物炭洗至中性,烘干,得到处理后的生物炭;
(2)按质量份数比,称取10~15份离子液体1-乙基咪唑磷酸三甲酯盐([EMIM][DMP])于锥形瓶中,加入PEG4000混合均匀,再加入30~45份处理后的生物炭,置于恒温振荡箱中,于20℃下振荡反应10~12h,过滤,置于85℃烘箱中干燥8~9h,得到负载离子液体生物炭;所述PEG4000与[EMIM][DMP]比为1%(w/w);
步骤B所述反胶束-酶溶液的制备方法如下:
(1)取0.1~0.4mol/L的丁二酸二异辛盐磺酸钠AOT于烧杯中,按浓度比1:1加入0.1~0.4mol/L的异辛烷溶解至粉末完全消失,在磁力搅拌器上搅拌30min,定容制备成反胶束溶液;
(2)称取α-淀粉酶和糖化酶,按体积比1:1:1加入到柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中混合,得到酶缓冲液;
(3)将酶缓冲液和反胶束溶液按体积比1:(100~150)进行混合,振荡至澄清,即可得到反胶束-酶溶液。
2.根据权利要求1所述的一种木薯生料发酵产酒精的新工艺,其特征在于,步骤B所述离心分离后,中相和下相为负载离子液体生物炭,回收用于再次水解,使用次数为4~5次。
3.根据权利要求1所述的一种木薯生料发酵产酒精的新工艺,其特征在于,步骤B所述的负载离子液体生物炭制备方法,所述离子液体与处理后生物炭质量比为1:(2~3)。
4.根据权利要求1所述的一种木薯生料发酵产酒精的新工艺,其特征在于,步骤B所述的反胶束溶液的容水量ω0为32~40。
5.根据权利要求1所述的一种木薯生料发酵产酒精的新工艺,其特征在于,步骤B所述的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的pH为4.2~4.4。
6.根据权利要求1所述的一种木薯生料发酵产酒精的新工艺,其特征在于,步骤C所述酵母种子液接种量为1.5×107cell/ml,种子活性为98%以上;所述酵母种子液制备方法如下:
(1)将酵母菌在活化培养基上划线,于37℃下培养72h长出单菌落,然后将平板单菌落接种含50ml活化培养基的100ml三角瓶中,在26~30℃下,250rpm摇床振荡培养24~28h,得到种子酵母;
(2)将种子酵母接入含30ml种子培养基的250ml三角瓶中,接种量为10%,在33℃下,250rpm摇床中培养24~36h,培养至菌体OD值为8.0,且菌体活性为95%以上,得到酵母种子液;
所述活化培养基为麦芽汁培养基:称取1kg市售麦芽粉,加入60~65℃温水3500~4000ml,于55~60℃保温糖化4h,然后过滤,除去残渣,滤液3000rpm离心20min,煮沸用脱脂棉再过滤一次,即得到澄清、透明的麦芽汁,将麦芽汁稀释至10~12Brix,自然pH,121℃灭菌20min即可;平板固体培养基中加入2%琼脂;
所述种子培养基含有以下物质:酵母膏1%,蛋白陈2%,葡萄糖2%,121℃下高压灭菌,即可得到种子培养基;固体葡萄糖培养基中加入2%琼脂。
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