[发明专利]秸秆资源固态发酵2,3-丁二醇生产清洁燃料的方法

说明书

技术领域

本发明属生物质能领域，尤其涉及一种生物酶在秸秆(稻草秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆)资源生产2，3-丁二醇清洁燃料中的应用技术，。

技术背景

2，3-丁二醇燃料作为可再生能源不会枯竭，并且不会引起温室效应。微生物发酵糖可以生产2，3-丁二醇燃料。目前在工业生产中用于发酵产2，3-丁二醇的微生物主要是细菌-克雷伯氏菌(Klebsiella)或芽孢秆菌属(Bacillus)等。包括秸秆在内的含有糖类物质的生物质都可能作为2，3-丁二醇发酵的原料，大分子物质的利用需先经过酶的降解。生物2，3-丁二醇作为石油的替代物，其产业链还在继续延伸。我国有发展纤维素制2，3-丁二醇的有利条件，每年仅稻草秸秆就有3亿多吨(干重)，而我国粮食资源并不丰富，因此将农林废弃物转化为2，3-丁二醇燃料，形成产业化利用，非常适合我国的国情，从能源安全角度上看也是十分有利的，而且可消除由焚烧秸秆造成的环境问题。

现有的秸秆(稻草秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆)资源生产2，3-丁二醇燃料的清洁技术，如以全秸秆为原料，无论采用酸解法或酶解法生产2，3-丁二醇清洁燃料；其中大量的半纤维素、木质素和灰分残留在发酵液中，带来后续废液处理的难题至今难以解决。

发明内容

本发明的目的是以造纸工业经碱化后或液化法得到的纤维素为主要原料，经生物工程技术处理，生产出低成本的生物2，3-丁二醇燃料。而本发明其特征在于它虽选用秸秆为原料，但通过碱法或液化法将其中大量的半纤维素、木质素和灰分分离出，而将得到的纤维素(己聚糖)转化为葡萄糖，接入细菌-克雷伯氏菌属(Klebsiella)或芽孢秆菌属(Bacillus)，边糖化边发酵进行2，3-丁二醇生产，发酵结束经减压蒸馏提取2，3-丁二醇而获得新型清洁燃料。以草代粮、变废为宝，降低了2，3-丁二醇生产成本；废液中只有少量的残留半纤维素、木素和灰分，即使原料水解发酵不完全，废液中固液分离容易，还可再利用，因此减少了环境污染。该2，3-丁二醇燃料的生产具有生产成本低的特点，起到开发资源保护环境的双重效果。本发明采用固态发酵，从而达到了节水的目的。

本发明的目的是通过下列技术方案实现的：

秸秆资源固态发酵2，3-丁二醇生产清洁燃料的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)原料准备  以在造纸工业中经碱化得到的秸秆中的纤维素原料、液化法得到的秸秆中的纤维素原料或经碱化蒸煮得到的秸秆中的纤维素原料，其中纤维素60～71％，粉碎备用；

2)酶解  取上述原料按照2～5％的加酶量加入纤维素复合酶制剂，(CelluloseMulti-enzyme)，在加水比按原料重量的60～75％，pH5.5～7.0，35～45℃的条件下酶解3～5天；

3)固态发酵；

4)蒸馏  减压蒸馏得到2，3-丁二醇。

所述的在造纸工业中经碱化得到的秸秆中的纤维素原料的纤维素为60～71％。

所述的在液化法得到的秸秆中的纤维素原料为60～68％。

固态发酵优选为按1～5％的接种量加入产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方法；牛肉膏1％，蛋白胨1％，葡萄糖1％，氯化钠0.5％，加水至100ml(W/V)，在30～40℃保温发酵3～5天。

具体实施方式

实施例1

造纸工业经碱化后得到的稻草纤维素1公斤。按2％的比例加入纤维素酶，PH值6.5，加水比按原料重量的65％，然后按2％的接种量加入细菌菌液，在36℃酶解、保温固态发酵3天，固态发酵为按2％的接种量加入产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方法；牛肉膏1％，蛋白胨1％，葡萄糖1％，氯化钠0.5％，加水至100ml(W/V)，经过蒸馏得到2，3-丁二醇燃料0.24kg。

实施例2

液化法得到的稻草纤维素1公斤。按3％的比例加入纤维素酶，在加水比70％，PH值6.5，40℃酶解3天。然后按2％的接种量加入细菌菌液，36℃保温发酵3天，固态发酵为按2％的接种量加入产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方法；牛肉膏1％，蛋白胨1％，葡萄糖1％，氯化钠0.5％，加水至100ml(W/V)，经过减压蒸馏得到2，3-丁二醇燃料0.27kg。

实施例3