專利名稱：：一種利用甜高粱制備乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于乙醇的制備方法，更具體地是關(guān)于利用甜高粱制備乙醇的方法。
背景技術(shù)：
：甜高粱也叫蘆栗、甜桿或糖高粱，是一種具有較高生物產(chǎn)量和糖產(chǎn)量的作物品種。甜高粱的主要成分是糖類，以葡萄糖和蔗糖為主，含有少量的蛋白質(zhì)和脂肪，是發(fā)酵工業(yè)的良好碳源，作為碳源可廣泛應(yīng)用于抗生素、有機(jī)酸、味精、酒精、酵母及核苷酸的發(fā)酵生產(chǎn)中，亦可作為添加劑直接用于食品工業(yè)中。由于甜高粱的莖桿中含糖量較高，而且較容易轉(zhuǎn)化為酒精，因此從能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面來(lái)說(shuō)，由甜高粱制取燃料乙醇具有較為廣闊的前旦豕?，F(xiàn)有技術(shù)的采用甜高粱制備乙醇的方法主要有兩種一種是液態(tài)發(fā)酵，即，將甜高粱秸稈搾汁后，對(duì)汁液進(jìn)行發(fā)酵；另一種是固態(tài)發(fā)酵，即，將甜高粱秸稈直接粉碎后進(jìn)行發(fā)酵。CN1616666A公開(kāi)了一種利用甜高粱秸稈制造乙醇液體發(fā)酵技術(shù)，所釆用的技術(shù)方案是將甜高粱秸稈粉碎(也稱為"撕解")后榨汁，均勻加入發(fā)酵酵母，發(fā)酵30-40小時(shí)，再進(jìn)行蒸餾。采用如上所述的方式進(jìn)行液體發(fā)酵時(shí)，甜高粱秸稈的出汁率較低，壓榨完之后還有相當(dāng)一部分的糖分殘留在秸稈撕解物中，因此原料的利用率比較低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的采用甜高粱制備乙醇的方法的原料利用率比較低的缺陷，提供一種能夠有效提高原料利用率的利用甜高粱制備乙醇的方法。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的采用甜高粱制備燃料乙醇的方法中，將甜高粱秸稈撕解后直接進(jìn)行壓搾，甜高粱秸桿中所含的糖分滲透在秸稈的纖維中和/或纖維之間，從而在壓榨的過(guò)程中難以將糖分壓榨出，當(dāng)甜高粱秸稈的含水量較低時(shí)(例如60重量％以下)，這個(gè)問(wèn)題更加突出。本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，如果在壓榨之前在秸稈撕解物中加入一定量的水，使?jié)B透在秸稈的纖維中和/或纖維之間的糖分溶解在水中，那么在壓搾時(shí)就能夠?qū)⑷芙庠谒械奶欠謹(jǐn)D出，顯著降低了糖分的殘留量，有效提高原料的利用率。此外，由于甜高粱秸桿撕解物中的纖維主要是短纖維，秸稈撕解物容易造成粉塵，在秸稈撕解物中加入一定量的水可以減少粉塵，凈化工作環(huán)境。本發(fā)明提供了一種利用甜高粱制備乙醇的方法，該方法包括將甜高粱秸稈進(jìn)行撕解，將得到的秸稈撕解物進(jìn)行壓榨，并發(fā)酵得到的甜高粱糖汁，其中，該方法還包括在將得到的秸稈撕解物進(jìn)行壓榨之前，在秸稈撕解物中加入水。本發(fā)明的方法在秸稈撕解物中加入水，可以使?jié)B透在秸稈的纖維中和/或纖維之間的糖分溶解在水中，在壓榨時(shí)就能夠?qū)⑷芙庠谒械奶欠謹(jǐn)D出，有效提高原料的利用率。例如，在其它條件都相同的情況下，實(shí)施例1的乙醇產(chǎn)率為6.74%，而對(duì)比例1的乙醇產(chǎn)率僅為5.55%。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的利用甜高粱制備乙醇的方法包括將甜高粱秸稈進(jìn)行破碎，將得到的秸稈撕解物進(jìn)行壓搾，并發(fā)酵得到的甜高粱糖汁，其中，該方法還包括在將得到的秸稈撕解物進(jìn)行壓榨之前，在秸稈撕解物中加入水。對(duì)水的加入量和溫度沒(méi)有特別的限定，優(yōu)選情況下，水的加入量為所述秸稈撕解物的5-35重量％、更優(yōu)選為10-30重量％;水的溫度為40-7(TC、更優(yōu)選為50-60°C。采用該優(yōu)選實(shí)施方式，可以更有效地使?jié)B透在秸稈的纖維中和/或纖維之間的糖分溶解在水中，從而進(jìn)一步提高原料利用率。對(duì)于連續(xù)性生產(chǎn)，一般使用傳送帶將撕解物從撕解機(jī)輸送到壓搾機(jī)中，可以在傳送帶上傳送時(shí)，將水加到撕解物中。本發(fā)明僅涉及在秸稈撕解物中加入水，將甜高粱秸稈進(jìn)行破碎、壓搾，并發(fā)酵得到的甜高粱糖汁的方法可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的各種方法進(jìn)行。例如，所述將甜高粱秸稈進(jìn)行破碎的方法可以釆用本領(lǐng)域的各種常規(guī)的破碎甜高粱秸稈的方法，如利用各種破碎設(shè)備，例如撕解機(jī)，將甜高粱秸稈進(jìn)行破碎，將甜高粱秸稈中的長(zhǎng)纖維破碎成短纖維，以利于壓榨步驟中糖汁被充分榨出。對(duì)秸稈撕解物進(jìn)行壓榨的方法可以采用本領(lǐng)域的各種常規(guī)的壓榨方法，如，利用壓榨設(shè)備壓榨秸稈撕解物得到甜高粱糖汁。所述壓榨的條件、方法和設(shè)備為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。所述發(fā)酵得到的甜高粱糖汁的方法亦可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種方法進(jìn)行，例如，所述方法包括將酵母與甜高粱糖汁混合，并在最適條件下進(jìn)行發(fā)酵，所述發(fā)酵用酵母的種類以及酵母的接種量沒(méi)有特別限定。甜高粱含有大量蔗糖、葡萄糖和果糖，能夠發(fā)酵單糖如葡萄糖和/或果糖、寡糖如蔗糖和/或半乳糖的微生物都可以用于本發(fā)明的發(fā)酵過(guò)程，由于釀酒酵母有分解蔗糖的蔗糖酶以及果糖、葡萄糖之間相互轉(zhuǎn)化的異構(gòu)酶，因此，采用釀酒酵母可以直接對(duì)甜高粱的糖汁進(jìn)行酒精發(fā)酵，本發(fā)明優(yōu)選所述發(fā)酵所使用的酵母為釀酒酵母。以每克甜高粱糖汁計(jì)，發(fā)酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形成單位，更優(yōu)選為104-106菌落形成單位。所述酵母可以采用常規(guī)的方法接種，例如向糖汁中加入5-12體積％的種子液。所述種子液可以為干酵母的水溶液或培養(yǎng)基溶液，也可以為干酵母或商購(gòu)菌種的活化種子液。本發(fā)明發(fā)酵所使用的酵母可以為商購(gòu)酵母固體制劑(比如干酵母粉)或酵母菌種(比如古巴l號(hào)酵母、古巴2號(hào)酵母、4608酵母)。所述酵母的菌落形成單位的定義為將稀釋后的一定量的菌液通過(guò)澆注或涂布的方法，讓其內(nèi)的微生物單細(xì)胞一一分散在培養(yǎng)基平板上，待培養(yǎng)后，每一活細(xì)胞就形成一個(gè)菌落。即每毫升菌液中含有的單細(xì)胞的數(shù)目。所述酵母的菌落形成單位可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的方法測(cè)定，比如亞甲基藍(lán)染色活菌計(jì)數(shù)法。亞甲基藍(lán)染色活菌計(jì)數(shù)法的具體方法如下將1克干酵母粉溶于10毫升無(wú)菌水中，或?qū)?毫升菌種活化液用無(wú)菌水稀釋至10毫升，加入0.5亳升0.1重量％亞甲基藍(lán)，在35r下保溫30分鐘。在IO倍光學(xué)顯微鏡下，用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)保溫后的溶液中活菌的數(shù)目(死菌染色，活菌不染色)，可得1克干酵母或1毫升菌種活化液中活菌的數(shù)目，即菌落形成單位數(shù)。所述發(fā)酵的溫度可以為任何適于酵母生長(zhǎng)的溫度，優(yōu)選為30-36°C，更優(yōu)選為32-35'C。pH值為3.0-5.0，優(yōu)選為3.5-4.5。所述發(fā)酵的時(shí)間可以為從接種開(kāi)始至酵母生長(zhǎng)的衰亡期出現(xiàn)(即發(fā)酵時(shí)間為遲滯期、對(duì)數(shù)期加上穩(wěn)定期)的時(shí)間，優(yōu)選發(fā)酵的時(shí)間為25-70小時(shí)，更優(yōu)選25-65小時(shí)。發(fā)酵產(chǎn)物乙醇可以用常規(guī)的方法，根據(jù)不同工業(yè)產(chǎn)品的要求(比如燃料酒精要求乙醇的純度達(dá)99%以上)分離并精制，比如蒸餾、濃縮、除水。本發(fā)明的方法適用于各種甜高粱秸稈，并特別適用于含水量比較低的甜高粱秸稈，例如，含水量為5-60重量％甜高粱秸稈(以秸稈的總重為基準(zhǔn))。新鮮的甜高粱秸稈的含水量一般為70-80重量％，儲(chǔ)存一段時(shí)間后含水量會(huì)有所降低。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1-6以及對(duì)比例1中所用的原料為同一批剛剛收割的新鮮甜高粱。將新鮮的甜高粱秸稈，并將收割后的甜高粱秸稈扎成捆，每捆甜高粱的重量約20千克，長(zhǎng)度約4米。然后將扎成捆的甜高粱平躺、疊置堆放在地面上，堆放高度為10米。在溫度為l(TC、相對(duì)濕度為70%的條件下儲(chǔ)存30天后，用來(lái)制備乙醇。根據(jù)如下方法測(cè)定儲(chǔ)存后的甜高粱的含水量為55重稱取秸稈的初始重量W1，然后在70-10(TC下烘干至恒重W2，含水量(重量％)=(Wl-W2)/W1X100%。實(shí)施例1本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的利用甜高粱制備乙醇的方法。將上述經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存的含水量為55重量％的約100千克甜高粱秸稈送入撕解機(jī)(南寧克林機(jī)械有限公司)中進(jìn)行撕解，得到秸稈撕解物。通過(guò)將水噴在秸稈撕解物上而在秸稈撕解物中加入5千克水(6(TC)。然后將加水后的秸稈撕解物送入壓榨機(jī)(中信重型機(jī)械公司)中進(jìn)行搾汁，過(guò)濾后，得到糖汁。以每克糖汁的重量計(jì)，接種105菌落形成單位的酒精酵母(安琪超級(jí)釀酒高活性干酵母，湖北安琪酵母股份公司)，所得混合物在32"C下于發(fā)酵罐中攪拌培養(yǎng)40小時(shí)，得到發(fā)酵產(chǎn)物。在100。C蒸餾所得發(fā)酵產(chǎn)物，所得蒸餾餾分在78.3"C下二次蒸餾可得乙醇6.74千克。按照下式計(jì)算乙醇產(chǎn)率，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表l。乙醇產(chǎn)率=100%乂乙醇重量/甜高粱秸稈重量對(duì)比例1本對(duì)比例用于說(shuō)明現(xiàn)有技術(shù)的利用甜高粱制備乙醇的方法。按照實(shí)施例1的方法采用甜高粱制備乙醇，不同的是，沒(méi)有在撕解得到的秸稈撕解物加水，而是直接送入壓搾機(jī)中搾汁，得到乙醇5.55千克，并按照實(shí)施例1中的公式計(jì)算乙醇的產(chǎn)率，結(jié)果如表1所示。實(shí)施例2本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的利用甜高粱制備乙醇的方法。將上述經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存的含水量為55重量％的約100千克甜高粱秸稈送入撕解機(jī)中進(jìn)行撕解，得到秸稈撕解物。通過(guò)將水噴在秸稈撕解物上而在秸稈撕解物中加入12千克水(50°C)。然后將加水后的秸稈撕解物送入壓榨機(jī)中進(jìn)行搾汁，過(guò)濾后，得到糖汁。按照與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行發(fā)酵、蒸餾，得到6.80千克乙醇。并按照實(shí)施例1中的公式計(jì)算乙醇的產(chǎn)率，結(jié)果如表1所示。實(shí)施例3本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的利用甜高粱制備乙醇的方法。將上述經(jīng)過(guò)儲(chǔ)存的含水量為55重量％的約100千克甜高粱秸稈送入撕解機(jī)中進(jìn)行撕解，得到秸稈撕解物。通過(guò)將水噴在秸稈撕解物上而在秸稈撕解物中加入18千克水(70°C)。然后將加水后的秸稈撕解物送入壓榨機(jī)中進(jìn)行搾汁，過(guò)濾后，得到糖汁。按照與實(shí)施例1相同的方法進(jìn)行發(fā)酵、蒸餾，得到6.85千克乙醇。并按照實(shí)施例1中的公式計(jì)算乙醇的產(chǎn)率，結(jié)果如表l所示。實(shí)施例4-6實(shí)施例4-6用于說(shuō)明本發(fā)明的利用甜高粱制備乙醇的方法。按照與實(shí)施例1的方法采用甜高粱制備乙醇，不同的是，在撕解得到的秸稈撕解物加的水的量分別為25千克、30千克和35千克，分別得到乙醇6.92千克、6.87千克和6.90千克，并按照實(shí)施例1中的公式計(jì)算乙醇的產(chǎn)率，結(jié)果如表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表l所示的結(jié)果可以看出，對(duì)比例1沒(méi)有在秸稈撕解物中加水，乙醇產(chǎn)率僅為5.55%，實(shí)施例1-3在秸稈撕解物中加入水，乙醇產(chǎn)率均大于6.7%，乙醇產(chǎn)率大幅提高，說(shuō)明釆用本發(fā)明提供的方法可以顯著提高甜高粱的原料利用率。權(quán)利要求1、一種利用甜高粱制備乙醇的方法，該方法包括將甜高粱秸稈進(jìn)行撕解，將得到的秸稈撕解物進(jìn)行壓榨，并發(fā)酵得到的甜高粱糖汁，其特征在于，該方法還包括在將得到的秸稈撕解物進(jìn)行壓榨之前，在秸稈撕解物中加入水。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，水的加入量為所述秸稈撕解物的5-35重量Q^。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，水的加入量為所述秸稈撕解物的10-30重量％。4、根據(jù)權(quán)利要求l、2或3所述的方法，其中，水的溫度為40-70'C。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，甜高粱秸稈的含水量為5-60重6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，發(fā)酵得到的甜高粱糖汁的方法包括將酵母與甜高粱糖汁混合，以每克甜高粱糖汁計(jì)，發(fā)酵所使用的酵母的接種量為103-108菌落形成單位，所述發(fā)酵的溫度為30-36X:，發(fā)酵的時(shí)間為25-70小時(shí)。全文摘要一種利用甜高粱制備乙醇的方法包括將甜高粱秸稈進(jìn)行撕解，將得到的秸稈撕解物進(jìn)行壓榨，并發(fā)酵得到的甜高粱糖汁，其中，該方法還包括在將得到的秸稈撕解物進(jìn)行壓榨之前，在秸稈撕解物中加入水。本發(fā)明的方法在秸稈撕解物中加入水，可以使?jié)B透在秸稈的纖維中和/或纖維之間的糖分溶解在水中，在壓榨時(shí)就能夠?qū)⑷芙庠谒械奶欠謹(jǐn)D出，有效提高原料的利用率。文檔編號(hào)C12P7/06GK101469336SQ200710304648公開(kāi)日2009年7月1日申請(qǐng)日期2007年12月28日優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日發(fā)明者嚴(yán)明奕,伍彥華,岳國(guó)君,林海龍,秦嘉耘,謝曉航,譚玉練,鄧立康,陸正尤申請(qǐng)人:中糧集團(tuán)有限公司