[发明专利]一种利用甘薯淀粉同步糖化发酵生产燃料乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用甘薯淀粉同步糖化发酵生产燃料乙醇的方法。

背景技术

乙醇是一种高效、清洁的可再生能源，在汽油中添加10%-15%乙醇所形成的乙醇汽油已在我国东北、北京、上海等地试用。燃料乙醇在我国主要利用粮食作物玉米、小麦进行生产，原料紧缺，并且容易引起粮食价格上涨，因此利用非粮食的淀粉生物质或非淀粉的纤维素生物质如甘薯、木薯、甜高粱、甘蔗作为原料，进行大规模生产生物质燃料乙醇的意义重大。其中甘薯是一种非粮食作物，在我国各地均有种植，其淀粉含量在30%左右，甘薯来源广泛，种植成本低，价格不会大幅度提高，因此作为生产燃料乙醇的原料有较大优势。但用甘薯淀粉浓醪发酵乙醇存在固形物浓度增大、流动性差的缺点，且容易发生沉淀，因此不利于大罐连续发酵；而甜高粱汁的含糖量较低，直接发酵生产所得乙醇浓度较低，且蒸馏时耗能大，因此也不适合直接用于乙醇发酵。目前国内有关混合原料发酵的研究较少。易弋等对木薯粉与糖蜜混合发酵生产柠檬酸进行了研究；申乃坤等对木薯粉甘蔗汁混合原料同步糖化发酵乙醇工艺进行了研究；目前对甘薯淀粉和甜高粱汁混合原料同步糖化发酵乙醇的研究还未见报道。

发明内容

本发明提供了一种利用甘薯淀粉同步糖化发酵生产燃料乙醇的方法，通过对菌株培养条件的研究，确定了菌株最适的发酵培养条件：料液比为1：5，发酵初始pH值4.5，发酵温度30℃，接种量3%，对用甘薯淀粉同步糖化发酵生产燃料乙醇有利。

1.      采用同步糖化发酵方法，先将甘薯淀粉和甜高粱汁以一定的料液比进行混合，pH 值调至5.5 左右；再加入10 U/g 耐高温淀粉酶，迅速加热到85-90℃，液化60 min后降温到37℃，冷却后调节pH值至4.5；再加入160 U/g糖化酶和硫酸铵1 g/L进行接种发酵。

2.      步骤1所述的种子培养基配方：葡萄糖20 g/L，酵母粉10 g/L，蛋白胨20 g/L，琼脂20 g/L，pH值6.0。

3.      步骤1所述的最佳料液比为1：5。

4.      步骤1所述的最佳发酵初始pH值4.5。

5.      步骤1所述的最佳发酵温度30℃。

6.      步骤1所述的最佳接种量3%。

本发明选用甘薯淀粉为原料，采用甜高粱汁代替水作为拌料液发酵来制备乙醇，探讨了料液比、初始pH值、接种量及发酵温度等因素对发酵过程的影响，为下一步发酵工艺的改进和放大试验提供参考。

附图说明

图1不同料液比对乙醇发酵的影响。

图2不同pH值对乙醇发酵的影响。

图3不同温度对乙醇发酵的影响。

图4不同接种量对乙醇发酵的影响。

具体实施方式

下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。

本发明所用的菌株为酿酒酵母( Saccharomyces cerevisiae) CICC 1027，保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心。

实施例1

本实施案例说明不同料液比对发酵的影响，为探讨不同料液比对乙醇产量的影响，选择不同料液比进行乙醇发酵，结果如图1所示。

从图1可以看出，甜高粱汁和清水作为拌料液，乙醇产量和发酵醪的糖浓度存在着明显差别，在料液比1：3时，甜高粱汁和甘薯淀粉混合后发酵醪的黏度和还原糖浓度都很高，从而使发酵醪的残糖浓度较高，发酵效率低；而当甘薯淀粉与甜高粱汁的混合比例大于1∶5时，初始发酵醪的黏度和还原糖浓度下降，发酵效率明显提高，表明乙醇产量提高的同时发酵醪的残糖浓度降低。总的看来，甘薯淀粉与甜高粱汁的料液混合比例为1∶5时，发酵乙醇产量较高，此时发酵醪液的乙醇浓度为10.2%，发酵效率为76.4%；此外，在发酵过程中还发现，加液量越大发酵液沉淀越严重，从而影响发酵效率；从浓醪液发酵节省能源和提高设备的利用率的角度考虑，选用料液比1∶5。

实施例2

本实施案例说明不同pH值对乙醇发酵的影响，为探讨不同pH值对乙醇产量的影响，选择不同pH值进行乙醇发酵，结果如图2所示。