[发明专利]一种利用玉米芯加工残渣发酵生产燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料乙醇的生产方法，特别是以玉米芯加工残渣为主要原料发酵生产燃料乙醇的方法。

背景技术

以玉米芯为原料加工生产糠醛和木糖等产品过程中会产生大量的木糖渣和糠醛渣，统称玉米芯加工残渣。我国每年排放糠醛废渣近3000万吨（CN 200910090506.5），这些废渣的堆放不仅占用土地，而且对周边环境造成污染。经测定，玉米芯加工残渣干基中的纤维素含量占60%以上，半纤维素8%左右，木质素26%左右。CN00107969.7公开了一种利用木糖渣生产乙醇的方法，该专利先采用黑曲霉固体发酵产生纤维素酶曲，再利用制备的纤维素酶曲与木糖渣混合对木糖渣中的纤维素进行水解，然后固液分离，获得水解糖液，水解糖液中的葡萄糖浓度为5%-12%，将水解糖液中加入酵母菌发酵生产乙醇，根据专利中报道的水解糖浓度数据，发酵液中乙醇浓度可达到的理论值为2.5 wt%-6wt%。CN200610131965.x公开了一种利用玉米芯加工残渣发酵生产纤维素乙醇的方法，该方法包括利用拟康氏木霉液态深层发酵产生纤维素酶，厌氧同步糖化发酵生产乙醇，乙醇纯化等步骤，最终发酵液中的乙醇浓度为8% v/v。

与常规纤维乙醇生产过程不同，由于木糖渣中半纤维素大部分被水解生成木糖和糠醛等产品，玉米芯加工残渣水解产生的木糖很少，仅靠纤维素水解产生的葡萄糖发酵乙醇，最终发酵液中的乙醇浓度很难达到粮食乙醇（发酵液乙醇浓度可达到12% v/v以上）的水平。发酵液中乙醇浓度低造成下一步乙醇精馏能耗过大，增加了乙醇生产成本。

发明内容

针对现有玉米芯加工残渣发酵生产乙醇过程中发酵单元最终乙醇浓度低的问题，本发明通过纤维素酶的复配、补加非粮碳源和同步糖化发酵等手段提高木糖渣发酵液中的乙醇浓度，降低乙醇提浓阶段的能耗。

本发明利用玉米芯加工残渣发酵生产燃料乙醇的方法，包括如下内容：

（1）配制玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂中含有纤维素内切酶、纤维外切酶和β-葡萄糖苷酶，其中，纤维素内切酶的浓度为5-30 g/L，纤维素外切酶的浓度为30-90 g/L，β-葡萄糖苷酶的浓度为1-20 g/L；

（2）玉米芯加工残渣加入玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂，复合酶制剂用量为0.05-0.5 g/g纤维素；45～60℃预酶解0-36 h，然后调整温度至24-44 ℃，加入酿酒酵母0.02‰-5‰（以干酵母质量为基准计），玉米芯加工残渣同步糖化发酵生产乙醇；

（3）在发酵过程中，优选补加糖蜜、淀粉或菊芋等补充发酵物质。

本发明方法中，玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂中，还可以含有木聚糖水解酶、果胶酶、漆酶以及辅助因子中的一种或几种。木聚糖酶的浓度为0-20 g/L。果胶酶的浓度为0-5 g/L。漆酶浓度为0-10 g/L。辅助因子包括表面活性剂和金属离子，表面活性剂的浓度为0.01-0.1 g/L，金属离子的浓度为0.01-0.5 g/L。

本发明方法中，玉米芯加工残渣专性水解复合酶制剂中的辅助因子使用的表面活性剂优选为非离子表面活性剂，如Tween系列表面活性剂中的一种或几种，优选为Tween 80、Tween 60、Tween40、Tween 20等中的一种或几种。金属离子可以选择Ca²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Co²⁺、K⁺和Fe³⁺ 中的一种或任意搭配使用，Ca²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Mg²⁺、Co²⁺、K⁺和Fe³⁺的浓度分别为0-0.04 g/L，0-0.04 g/L，0-0.02 g/L，0-0.04 g/L，0-0.04 g/L，0-0.08 g/L，0-0.05 g/L，0-0.09 g/L，0-0.1 g/L。复合酶制剂中的其它物质为水。