專利名稱：以木茹為原料制取丁醇的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種以木茹為原料制取丁醇的方法。
丁醇，分子式為CH3CH2CH2CH2OH，無色液體，是一種有機合成工業(yè)的原料，它可用來合成各種高級醇，丁醛、丁酸、丁酸酐，制各種酯類，用作溶劑、香料、塑料、增塑劑、活化劑等。目前，丁醇的生產(chǎn)工藝有幾種(1)用乙醛為原料經(jīng)縮合加氫制得。(2)丙烯羰化加氫制取。(3)以玉米為原料發(fā)酵生產(chǎn)丁醇。(4)以糖蜜為原料(即制糖時不能結(jié)晶的糖類)生產(chǎn)丁醇。國內(nèi)基本都采用以玉米為原料經(jīng)發(fā)酵制取丁醇的方法，其工藝過程為玉米→粉碎→蒸煮→后熟→醪冷卻→接種→發(fā)酵→分餾，得到丁醇、丙酮、乙醇產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的在于提供一種以我國南方極豐富的木茹資源為原料制取丁醇的方法。
以木茹為原料生產(chǎn)丁醇，其反應機理、化學反應方程式如下
具體工藝路線為木茹片→粉碎→調(diào)漿 (加酸或堿)/() 浸泡 (加催化劑)/() 蒸煮 (接種)/() 發(fā)酵→分餾
將木茹片(或木茹精淀粉)粉碎后放入調(diào)漿池內(nèi)加清水浸泡，水量為淀粉量的7～12倍，水溫在常溫至50℃之間，以利各種雜質(zhì)溶解于水中，在浸泡液中加入酸(HCl或H2SO4均可)，PH值調(diào)至3～6之間，或加入堿(液堿NaOH或純堿Na2CO3、石灰CaOH2均可)，PH值調(diào)至8～11之間。浸泡4～12小時后即可換水，將上層雜質(zhì)棄之，反復至含雜質(zhì)較少為止。清洗過的木茹粉濃度在10～30%之間，即加入0.1～1%S1010催化劑，催化溫度控制在70～110℃之間，同時進行攪拌，催化0.5至2小時結(jié)束，然后將液體冷卻至常溫或40℃以下，接菌種clostridium acetobutylicum菌，接種量為10～20%(按淀粉發(fā)酵液量計)，接種后在常溫至42℃之間進行發(fā)酵48～72小時，即生成丁醇、丙酮、乙醇混合液。先將混合液經(jīng)精餾塔蒸出濃度為30%左右的溶劑液，溫度控制在90～100℃之間，然后將混合液在60～80℃溫度間分離出丙酮、乙醇，得到的粗丁醇與水共沸物蒸出，溫度控制在92～98℃之間，即可得到丁醇產(chǎn)品。最后得出的三種產(chǎn)品比例為丁醇60%、丙酮30%、乙醇10%。
本發(fā)明采用木茹作原料制取丁醇，因木茹含有大量的淀粉(比玉米含量高)，但也含有其它有毒物質(zhì)，如氰酸、果膠、單寧、樹脂及部份高分子成份等，故本發(fā)明采用浸泡方法，通過加入不同的酸、堿，調(diào)PH值4～9，來除去木茹中的有害有毒成分，以利于后一道發(fā)酵工序細菌的生長。因木茹淀粉結(jié)構(gòu)與玉米淀粉結(jié)構(gòu)有較大差別，木茹含支鏈淀粉多，在蒸煮過程中會變成濃稠的粘液，無法進行輸送，本發(fā)明采用添加S1010即以酶類為主體的復合型催化劑，將木茹淀粉結(jié)構(gòu)分解為低聚糖和直鏈淀粉，然后在常溫至40℃左右接入菌種進行發(fā)酵，生成的丁醇、丙酮、乙醇混合物再經(jīng)分餾即可得合格的丁醇產(chǎn)品。該方法工藝簡單、成本低，為生產(chǎn)丁醇及利用木茹資源開發(fā)了一條新的途徑。
S1010催化劑為專用催化劑，它采用酶類催化劑，能將n(C6H10O5)的淀粉質(zhì)切斷，以利于丁醇菌繁殖生長，再加以微量元素氮、磷、銨等，以增強細菌的生產(chǎn)能力。
具體配比酶25%豆餅25%尿素50%常溫至50℃溫度下攪拌即可成。
實施例1、稱取1公斤木茹片(粉碎)或木茹精淀粉，放入調(diào)漿池內(nèi)，加入清水9公斤在常溫下浸泡，以利各種雜質(zhì)溶解于水中，在浸泡液中加鹽酸HCl，將PH值調(diào)至4.5，浸泡6小時后將上層雜物棄之，反復浸泡三次結(jié)束。將清洗之木茹粉調(diào)節(jié)濃度在17Be′，即可加入S1010催化劑10克，催化溫度90℃，進行攪拌，反應1小時結(jié)束。將液體冷卻至37℃，再將丁醇、丙酮菌種接入，接種母液100克，在37℃下進行發(fā)酵72小時，即生成丁醇、丙酮、乙醇混合總?cè)軇┮?，將混合液放入粗餾塔蒸出濃度為30%的總?cè)軇┮?，溫度控制?8℃，剩下丁醇液，將丁醇與水共沸物蒸出分層，溫度控制92.5℃，將水層分去，收集115℃之餾份即得合格之丁醇。
2、稱取100公斤木茹片(粉碎)或木茹淀粉放入調(diào)漿池內(nèi)，加清水1000公斤，在40℃溫度下浸泡，用NaOH(5%)溶液調(diào)節(jié)PH值為9，浸泡6小時，將上層水液放棄，反復浸泡三次結(jié)束。將清洗之木茹粉調(diào)節(jié)濃度在15Be′，即可加入S1010催化劑1公斤，催化溫度96℃，攪拌反應45分鐘，將液體冷卻至39℃，接入丁醇、丙酮菌種，接種母液15公斤，在39℃下發(fā)酵56小時即生成丁醇、丙酮、乙醇混合總?cè)軇┮?。將混合液放入粗餾塔蒸出濃度為30%的總?cè)軇┮?，溫度控?4℃，然后將混合液分離出丙酮、乙醇，溫度控制在78℃，剩下丁醇液，將其與水共沸物蒸出分層，溫度控制92.5℃，將水層分去，收集115℃之餾份即得合格丁醇產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種以木茹為原料制取丁醇的方法，其特征在于以木茹為起始原料，經(jīng)粉碎，或直接以木茹淀粉，浸泡后加酸或加堿去除雜質(zhì)，然后添加專用的S1010催化劑反應，冷卻后接菌種發(fā)酵，將生成的混合液分餾即得到丁醇產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的制取丁醇的方法，其特征在于浸泡液加入酸，PH值調(diào)至3～6之間，或加入堿，PH值調(diào)至8～11，浸泡4～12小時后換水，除去雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的制取丁醇的方法，其特征在于催化劑采用專用的S1010催化劑，其成分配比為酶25%，豆餅25%，尿素50%，在常溫至50℃溫度下攪拌即可成。
4.如權(quán)利要求1所述的制取丁醇的方法，其特征在于催化反應溫度控制在70～110℃之間，攪拌反應0.5至2小時。
5.如權(quán)利要求1所述的制取丁醇的方法，其特征在于催化反應后的液體冷卻至40℃以下，將菌種接入，接種量為10～20%，在常溫至42℃之間發(fā)酵48～72小時。
6.如權(quán)利要求1所述的制取丁醇的方法，其特征在于發(fā)酵后的混合液經(jīng)分餾得到丁醇、丙酮、乙醇。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以木茹為原料制取丁醇的方法，它是采用木茹片(粉碎)或木茹淀粉加水調(diào)漿，再加酸或加堿浸泡，除去雜質(zhì)，然后加入S1010催化劑反應，再接種發(fā)酵，得出的混合液經(jīng)分餾得到丁醇、丙酮、乙醇產(chǎn)品。該方法工藝簡單，成本低，為生產(chǎn)丁醇及利用木茹資源開發(fā)了一條新的途徑。
文檔編號C12P7/16GK1040824SQ88106360
公開日1990年3月28日 申請日期1988年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月1日
發(fā)明者王燕飛, 梁沙, 吳開遠 申請人:王燕飛