CN109234323A - 一种纤维制备乙醇的方法 - Google Patents

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刘慧鹏
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Abstract

本发明公开了一种纤维制备乙醇的方法，其特征在于：包含以下步骤：秸秆粉碎，预处理，第一次酶解，过滤，第二次酶解，接种，发酵，初馏，蒸馏，精馏，首先是对作物秸秆；利用超声波进行粉碎，再对秸秆粉末再特殊条件下进行蒸煮，利用纤维素酶对器进行酶解，过滤，再用ß‑葡聚糖酶、外ß‑葡聚糖酶和ß‑葡聚糖酶进行酶解，对酶解过后的液体接种发酵菌种进行发酵，最后通过蒸馏制得乙醇，通过这几个步骤可以将秸秆有效的利用起来，制备后剩下的残渣还可作为肥料进行再利用，同时代替传统粮食制备乙醇的主原料，不仅不会对粮食造成浪费，引起粮食短缺问题，同时还能够合理利用秸秆，整体形成一个环境友好性、高产的可持续发展目标。

Description

一种纤维制备乙醇的方法
技术领域
本发明涉及乙醇的制造方法，具体涉及一种纤维制备乙醇的方法。
背景技术
近年来，随着国际石油价格大幅走高及石油产品大量消费导致生态环境的不断恶化，各国纷纷制定相应发展计划，生物能源对于经济和社会可持续发展的战略意义日益增大。欧美等一些国家对燃料乙醇的研究和应用，起步早，投入大，发展迅速；而在我国，大部分的乙醇生产商都用玉米或者甘蔗做原料。现有乙醇的原料以玉米、甘蔗为主要原料，其次是高梁、木薯等原料，这样的原料主要弊端是成本高，玉米或者甘蔗需求量大，根本无法满足需求；同时，秸秆是我国农村居民主要生活燃料、大牲畜饲料和有机肥料，少部分作为工业原料和食用菌基料。目前，随着农民生活水平的提高、能源消费结构的改善和各类替代原料的应用，加上秸秆综合利用成本高、经济性差、产业化程度低等原因，开始出现了地区性、季节性、结构性的秸秆过剩，特别是在粮食主产区和沿海经济发达的部分地区，违规焚烧现象屡禁不止，不仅浪费资源、污染环境，还严重威胁交通运输安全，秸秆利用价值低下，比较落后地区处理还会造成环境污染，而且这样的处理方式是及其浪费的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维制备乙醇的方法，可以将秸秆有效的利用起来，制备后剩下的残渣还可作为肥料进行再利用，同时代替传统粮食制备乙醇的主原料，不仅不会对粮食造成浪费，引起粮食短缺问题，同时还能够合理利用秸秆，整体形成一个环境友好性、高产的可持续发展目标。
一种纤维制备乙醇的方法，其特征在于：包含以下步骤：秸秆粉碎，预处理，第一次酶解，过滤，第二次酶解，接种，发酵，初馏，蒸馏，精馏；
秸秆粉碎：取秸秆、大麦、树干、树枝、废纸、木屑中的一种或多种将其进行混匀并利用超声波将原料粉碎至140-180目的细粉；
预处理：将粉碎后的底物放入反应釜中并按照质量比为1:3:7的比例加酒精混合物、氨水、水和氢氧化钠混合物并不断搅拌，底物与液体混合的质量比为5：1，在130-150℃的温度下进行蒸煮60-80分钟，然后将混合物在30-40℃的温度下烘干，使得原料中含水量在手握时指缝间见水但无液体掉落即可，通过蒸煮可以提升对酶的敏感性和减少自身的抗性；
酶解：在预处理过后的原料中加入纤维素酶对原料进行酶解，加酶量按质量计为原料的8%-12%，在60℃的温度下酶解30-40h；
过滤：把酶解后的原料放入纤维真空分离机里加蒸汽至90-98℃，然后将气体抽出，冷凝为液体；
第二次酶解:在过滤后的液体中按照质量比1:1:1.5的比例加入内ß-葡聚糖酶、外ß-葡聚糖酶和ß-葡聚糖酶，且三种酶的总质量为液体的5-8%；酶解10-15h；
接种：在第二次酶解液中加入酒酶和酒母，酒酶为液体质量的0.8-1.5%，酒母为液体的质量为1-1.8%；
发酵：将接种后的原液注入在封闭的发酵池中，发酵池的温度控制在36-42℃，发酵4-6天；
初馏，蒸馏，精馏：将发酵后的液体在粗馏塔塔顶觉压0.1-0.15MPa，塔顶温度95-115℃，塔底温度：105-115℃条件下进行初馏，将初馏后的液体在蒸馏塔塔中顶觉压0.10-0.13MPa，塔顶温度85-93℃，塔底温度：95-104℃条件下进行初馏条件下进行蒸馏，将蒸馏后的液体在精馏塔塔中顶觉压0.08-0.12MPa，塔顶温度72-84℃，塔底温度：75-85℃条件下进行初馏条件下进行蒸馏，制得无水乙醇。
本发明的有益效果在于生产全过程无污染，无污染物产生；原料资源丰富，对于粮食是一种解决，对于秸秆是一种高校利用；制得的乙醇产量高，过滤的杂物还可用于有机肥对农田进行施肥，整个过程无浪费。
具体实施方式
实施例1
秸秆粉碎：取作物秸秆将其利用超声波将原料粉碎至140-180目的细粉；
预处理：将粉碎后的底物放入反应釜中并按照质量比为1:3:7的比例加酒精混合物、氨水、水和氢氧化钠混合物并不断搅拌，底物与液体混合的质量比为5：1，在130℃的温度下进行蒸煮80分钟，然后将混合物在30℃的温度下烘干，使得原料中含水量在手握时指缝间见水但无液体掉落即可，通过蒸煮可以提升对酶的敏感性和减少自身的抗性；
酶解：在预处理过后的原料中加入纤维素酶对原料进行酶解，加酶量按质量计为原料的8%，在60℃的温度下酶解40h；
过滤：把酶解后的原料放入纤维真空分离机里加蒸汽至90℃，然后将气体抽出，冷凝为液体；
第二次酶解:在过滤后的液体中按照质量比1:1:1.5的比例加入内ß-葡聚糖酶、外ß-葡聚糖酶和ß-葡聚糖酶，且三种酶的总质量为液体的5%；酶解10h；
接种：在第二次酶解液中加入酒酶和酒母，酒酶为液体质量的0.8%，酒母为液体的质量为1%；
发酵：将接种后的原液注入在封闭的发酵池中，发酵池的温度控制在36℃，发酵4天；
初馏，蒸馏，精馏：将发酵后的液体在粗馏塔塔顶觉压0.1MPa，塔顶温度95℃，塔底温度：105℃条件下进行初馏，将初馏后的液体在蒸馏塔塔中顶觉压0.10MPa，塔顶温度85℃，塔底温度：95-104℃条件下进行初馏条件下进行蒸馏，将蒸馏后的液体在精馏塔塔中顶觉压0.08MPa，塔顶温度72℃，塔底温度：75℃条件下进行初馏条件下进行蒸馏，制得无水乙醇。
实施例2
秸秆粉碎：取作物秸秆利用超声波将原料粉碎至180目的细粉；
预处理：将粉碎后的底物放入反应釜中并按照质量比为1:3:7的比例加酒精混合物、氨水、水和氢氧化钠混合物并不断搅拌，底物与液体混合的质量比为5：1，在150℃的温度下进行蒸煮60分钟，然后将混合物在40℃的温度下烘干，使得原料中含水量在手握时指缝间见水但无液体掉落即可，通过蒸煮可以提升对酶的敏感性和减少自身的抗性；
酶解：在预处理过后的原料中加入纤维素酶对原料进行酶解，加酶量按质量计为原料的12%，在60℃的温度下酶解30h；
过滤：把酶解后的原料放入纤维真空分离机里加蒸汽至98℃，然后将气体抽出，冷凝为液体；
第二次酶解:在过滤后的液体中按照质量比1:1:1.5的比例加入内ß-葡聚糖酶、外ß-葡聚糖酶和ß-葡聚糖酶，且三种酶的总质量为液体的8%；酶解15h；
接种：在第二次酶解液中加入酒酶和酒母，酒酶为液体质量的1.5%，酒母为液体的质量为1.8%；
发酵：将接种后的原液注入在封闭的发酵池中，发酵池的温度控制在42℃，发酵6天；
初馏，蒸馏，精馏：将发酵后的液体在粗馏塔塔顶觉压0.15MPa，塔顶温度115℃，塔底温度：115℃条件下进行初馏，将初馏后的液体在蒸馏塔塔中顶觉压0.13MPa，塔顶温度93℃，塔底温度：104℃条件下进行初馏条件下进行蒸馏，将蒸馏后的液体在精馏塔塔中顶觉压0.12MPa，塔顶温度84℃，塔底温度：85℃条件下进行初馏条件下进行蒸馏，制得无水乙醇。

Claims (1)

1.一种纤维制备乙醇的方法，其特征在于：包含以下步骤：秸秆粉碎，预处理，第一次酶解，过滤，第二次酶解，接种，发酵，初馏，蒸馏，精馏；
秸秆粉碎：取秸秆、大麦、树干、树枝、废纸、木屑中的一种或多种将其进行混匀并利用超声波将原料粉碎至140-180目的细粉；
预处理：将粉碎后的底物放入反应釜中并按照质量比为1:3:7的比例加酒精混合物、氨水、水和氢氧化钠混合物并不断搅拌，底物与液体混合的质量比为5：1，在130-150℃的温度下进行蒸煮60-80分钟，然后将混合物在30-40℃的温度下烘干，使得原料中含水量在手握时指缝间见水但无液体掉落即可，通过蒸煮可以提升对酶的敏感性和减少自身的抗性；
酶解：在预处理过后的原料中加入纤维素酶对原料进行酶解，加酶量按质量计为原料的8%-12%，在60℃的温度下酶解30-40h；
过滤：把酶解后的原料放入纤维真空分离机里加蒸汽至90-98℃，然后将气体抽出，冷凝为液体；
第二次酶解:在过滤后的液体中按照质量比1:1:1.5的比例加入内ß-葡聚糖酶、外ß-葡聚糖酶和ß-葡聚糖酶，且三种酶的总质量为液体的5-8%；酶解10-15h；
接种：在第二次酶解液中加入酒酶和酒母，酒酶为液体质量的0.8-1.5%，酒母为液体的质量为1-1.8%；
发酵：将接种后的原液注入在封闭的发酵池中，发酵池的温度控制在36-42℃，发酵4-6天；
初馏，蒸馏，精馏：将发酵后的液体在粗馏塔塔顶觉压0.1-0.15MPa，塔顶温度95-115℃，塔底温度：105-115℃条件下进行初馏，将初馏后的液体在蒸馏塔塔中顶觉压0.10-0.13MPa，塔顶温度85-93℃，塔底温度：95-104℃条件下进行初馏条件下进行蒸馏，将蒸馏后的液体在精馏塔塔中顶觉压0.08-0.12MPa，塔顶温度72-84℃，塔底温度：75-85℃条件下进行初馏条件下进行蒸馏，制得无水乙醇。
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