專利名稱：秸稈資源固態(tài)發(fā)酵2,3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬生物質(zhì)能領(lǐng)域，尤其涉及一種生物酶在秸稈(稻草秸稈、玉米秸 稈、小麥秸稈)資源生產(chǎn)2， 3-丁二醇清潔燃料中的應(yīng)用技術(shù)，。
背景技術(shù)：
2， 3-丁二醇燃料作為可再生能源不會枯竭,并且不會引起溫室效應(yīng)。微生物 發(fā)酵糖可以生產(chǎn)2， 3-丁二醇燃料。目前在工業(yè)生產(chǎn)中用于發(fā)酵產(chǎn)2， 3-丁二醇 的微生物主要是細(xì)菌-克雷伯氏菌(A7e力w'eWa)或芽孢稈菌屬("^iW^)等。 包括秸稈在內(nèi)的含有糖類物質(zhì)的生物質(zhì)都可能作為2， 3-丁二醇發(fā)酵的原料，大 分子物質(zhì)的利用需先經(jīng)過酶的降解。生物2， 3-丁二醇作為石油的替代物，其產(chǎn) 業(yè)鏈還在繼續(xù)延伸。我國有發(fā)展纖維素制2， 3-丁二醇的有利條件,每年僅稻草 秸稈就有3億多噸(干重)，而我國糧食資源并不豐富，因此將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為 2， 3-丁二醇燃料，形成產(chǎn)業(yè)化利用，非常適合我國的國情，從能源安全角度上看也 是十分有利的，而且可消除由焚燒秸稈造成的環(huán)境問題。
現(xiàn)有的秸稈(稻草秸稈、玉米秸稈、小麥秸稈)資源生產(chǎn)2， 3-丁二醇燃料 的清潔技術(shù)，如以全秸稈為原料，無論采用酸解法或酶解法生產(chǎn)2， 3-丁二醇清 潔燃料；其中大量的半纖維素、木質(zhì)素和灰分殘留在發(fā)酵液中，帶來后續(xù)廢液 處理的難題至今難以解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以造紙工業(yè)經(jīng)堿化后或液化法得到的纖維素為主要原料， 經(jīng)生物工程技術(shù)處理，生產(chǎn)出低成本的生物2， 3-丁二醇燃料。而本發(fā)明其特征 在于它雖選用秸稈為原料，但通過堿法或液化法將其中大量的半纖維素、木質(zhì) 素和灰分分離出，而將得到的纖維素(已聚糖)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，接入細(xì)菌-克雷伯 氏菌屬(^7efeiWZg)或芽孢稈菌屬(Sa"Wws)，邊糖化邊發(fā)酵進(jìn)行2， 3-丁二 醇生產(chǎn)，發(fā)酵結(jié)束經(jīng)減壓蒸餾提取2， 3-丁二醇而獲得新型清潔燃料。以草代糧、 變廢為寶，降低了2， 3-丁二醇生產(chǎn)成本；廢液中只有少量的殘留半纖維素、木 素和灰分，即使原料水解發(fā)酵不完全，廢液中固液分離容易，還可再利用，因
3此減少了環(huán)境污染。該2， 3-丁二醇燃料的生產(chǎn)具有生產(chǎn)成本低的特點，起到開 發(fā)資源保護(hù)環(huán)境的雙重效果。本發(fā)明采用固態(tài)發(fā)酵，從而達(dá)到了節(jié)水的目的。 本發(fā)明的目的是通過下列技術(shù)方案實現(xiàn)的
秸稈資源固態(tài)發(fā)酵2， 3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方法，其特征在于包括以下
7 -I)原料準(zhǔn)備以在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料、液化法 得到的秸稈中的纖維素原料或經(jīng)堿化蒸煮得到的秸稈中的纖維素原料，其中纖 維素60~71%，粉碎備用；
2) 酶解取上述原料按照2~5%的加酶量加入纖維素復(fù)合酶制劑，(Cellulose Multi-enzyme),在加水比按原料重量的60~75%, pH5.5 7.0， 35~45°C的條件
下酶解3 5天；
3) 固態(tài)發(fā)酵；
4) 蒸餾減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇。
所述的在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料的纖維素為 60 71%。
所述的在液化法得到的秸稈中的纖維素原料為60 68%。 固態(tài)發(fā)酵優(yōu)選為按1 5%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培
養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%，加水至100ml (
W/V ),在30 4(TC保溫發(fā)酵3~5天。
具體實施例方式
實施例l
造紙工業(yè)經(jīng)堿化后得到的稻草纖維素1公斤。按2%的比例加入纖維素酶， PH值6.5，加水比按原料重量的65%，然后按2%的接種量加入細(xì)菌菌液，在 36"C酶解、保溫固態(tài)發(fā)酵3天，固態(tài)發(fā)酵為按2%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌 屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%， 加水至100ml ( W/V )，經(jīng)過蒸餾得到2， 3-丁二醇燃料0. 24kg。 實施例2
液化法得到的稻草纖維素1公斤。按3%的比例加入纖維素酶，在加水比70%， PH值6.5， 4(TC酶解3天。然后按2%的接種量加入細(xì)菌菌液，36'C保溫發(fā)酵3 天，固態(tài)發(fā)酵為按2%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1。/。，蛋白胨1%,葡萄糖1%,氯化鈉0.5%,加水至100ml ( W/V )，經(jīng)
過減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇燃料0. 27kg。
實施例3
經(jīng)堿法蒸煮得到的小麥秸纖維素1公斤。按3%的比例加入纖維素酶，在PH 值6.0，加水比按原料重量的68%，然后按3%的接種量加入細(xì)菌菌液，在38"C 酶解、36"C保溫固態(tài)發(fā)酵3天，固態(tài)發(fā)酵為按3%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌 屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%, 加水至100ml ( W/V ),經(jīng)過減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇燃料0. 26kg。 實施例4
液化法得到的小麥秸纖維素1公斤。在加水比65%，按原料重量4%的比例 加入纖維素酶，PH值6.5，然后按3%的接種量加入細(xì)菌菌液，38'C保溫發(fā)酵 3天，固態(tài)發(fā)酵為按3%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方 法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%，加水至100ml ( W/V ),經(jīng)過減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇燃料0. 28kg。 實施例5
經(jīng)堿法蒸煮得到的玉米秸桿纖維素1公斤。在加水比原料重量的68%，按3% 的比例加入纖維素酶，PH值6.0，然后按3%的接種量加入細(xì)菌菌液，36"C保 溫發(fā)酵3天，固態(tài)發(fā)酵為按3%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液 培養(yǎng)方法；牛肉膏1%,蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%，加水至100ml (W/V )，經(jīng)過減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇0.22kg。 實施例6
液化法得到的玉米秸稈纖維素1公斤。按4%的比例加入纖維素酶，在加水 比按原料重量的70%， PH值6.0，然后按2%的接種量加入細(xì)菌菌液，4(TC保 溫發(fā)酵3天，固態(tài)發(fā)酵為按2%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液 培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%,葡萄糖1%，氯化鈉0.5%,加水至100ml (W/V )，經(jīng)過減壓蒸餾得到2， 3-丁二醇0. 26kg。 實施例7
造紙工業(yè)經(jīng)堿化后得到的稻草纖維素1公斤。按5%的比例加入纖維素酶， PH值7，加水比按原料重量的60%，然后按5%的接種量加入細(xì)菌菌液，在36 'C酶解、保溫固態(tài)發(fā)酵3天，固態(tài)發(fā)酵為按5%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯氏菌屬
5細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉0.5%， 加水至100ml ( W/V ),經(jīng)過蒸餾得到2, 3-丁二醇燃料0. 26kg。
權(quán)利要求
1、秸稈資源固態(tài)發(fā)酵2，3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方法，其特征在于包括以下步驟1)原料準(zhǔn)備以在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料、液化法得到的秸稈中的纖維素原料或經(jīng)堿化蒸煮得到的秸稈中的纖維素原料，其中纖維素60～71％，粉碎備用；2)酶解取上述原料按照2～5％的加酶量加入纖維素復(fù)合酶制劑(CelluloseMulti-enzyme)，在加水比按原料重量的60～75％，pH5.5～7.0，35～45℃的條件下酶解3～5天；3)固態(tài)發(fā)酵；4)蒸餾減壓蒸餾得到2，3-丁二醇。
2、 如權(quán)利要求1所述的秸稈資源固態(tài)發(fā)酵2， 3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方 法，其特征在于所述的在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料的纖維 素為60~71%。
3、 如權(quán)利要求1所述的秸稈資源固態(tài)發(fā)酵2， 3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方 法，其特征在于所述的在液化法得到的秸稈中的纖維素原料為60~68%。
4、 如權(quán)利要求1~3中任意一項所述的秸稈資源固態(tài)發(fā)酵2， 3-丁二醇生產(chǎn) 清潔燃料的方法，其特征在于固態(tài)發(fā)酵具體為按1~5%的接種量加入產(chǎn)酸克雷伯 氏菌屬細(xì)菌菌液，菌液培養(yǎng)方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化鈉 0.5%，加水至100ml ( W/V )，在30-40。C保溫發(fā)酵3~5天。
全文摘要
秸稈資源固態(tài)發(fā)酵2，3-丁二醇生產(chǎn)清潔燃料的方法，以在造紙工業(yè)中經(jīng)堿化得到的秸稈中的纖維素原料、液化法得到的秸稈中的纖維素原料或經(jīng)堿化蒸煮得到的秸稈中的纖維素原料，其中纖維素60～71％，粉碎備用；取上述原料按照2～5％的加酶量加入纖維素復(fù)合酶制劑(Cellulose Multi-enzyme)，加水比按原料重量的60～75％，在pH5.5～7.0，35～45℃的條件下酶解3～5天；經(jīng)固態(tài)發(fā)酵、蒸餾后得到2，3-丁二醇。本發(fā)明以草代糧、變廢為寶，降低了2，3-丁二醇生產(chǎn)成本；廢液中固液分離容易，還可再利用，因此減少了環(huán)境污染。具有生產(chǎn)成本低的特點，起到開發(fā)資源保護(hù)環(huán)境的雙重效果。
文檔編號C12P7/18GK101586126SQ20091001216
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者何連芳, 張玉蒼 申請人:大連工業(yè)大學(xué)