[发明专利]一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺

说明书

本发明公开了一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺，预处理方法生产过程连续，不需要消耗蒸汽，而且具有灭菌效果，在湿氧化法中，加入Na₂CO₃后起缓和作用，能防止纤维素被破坏，使木质素和半纤维素溶解于碱液中而与纤维素分离，这样得到的纤维素纯度较高，且副产物很少，进行酶水解与酸水解相比，它可在常压下进行,反应条件温和、效率高、能耗低、选择性强、环保效果好，显示出良好的应用价值和前景，由于农作物秸秆的相当部分由半纤维素构成，还有相当量的阿拉伯糖生成，采用直接发酵法，将木糖及时转化为酒精是高效便捷的，本发明解决利用玉米秸秆发酵缓解人类所面临的食物短缺，环境污染、资源危机，实现人类的可持续发展的问题。

技术领域

本发明涉及玉米秸秆发酵技术领域，具体为一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺。

背景技术

酒精是一种重要的工业原料，广泛应用于食品，化工、医药等领域,而且可以部分或全部替代汽油，具有安全、清洁、可再生等优点。传统的酒精生产主要以糖蜜、薯类、谷物为原料发酵而成。近年来，随着人口增长和经济的发展以及可利用耕地面积的减少使得酒精生产成本日趋增高，利用丰富、廉价的玉米秸秆为原料生产酒精已成为必然趋势。我国是一个农业大国，各种纤维素原料资源非常丰富，仅玉米秸秆年产量大约2亿吨。目前,玉米秸秆除了少部分被利用外，大部分以堆积、焚烧等形式直接倾入环境，极大地污染了环境，也是一种资源浪费。如果将玉米秸秆经过预处理后水解，其所含的纤维素和半纤维素可分解成糖，经发酵可转化为酒精，转热效率可30%以上。这样不但缓解人类所面临的食物短缺，环境污染、资源危机等一系列问题，而且还能实现人类的可持续发展，为此，我们设计了一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺，解决利用玉米秸秆发酵缓解人类所面临的食物短缺，环境污染、资源危机，实现人类的可持续发展的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（A），将玉米秸秆进行粉碎预处理；

步骤（B），将步骤（A）中粉碎后玉米秸秆加入水分,放入挤压机内,物料在螺杆的旋转推动下向前运动,同时被剪切、挤压；

步骤（C），将剪切、挤压后的玉米秸秆进行酶水解；

步骤（D），对水解后的玉米秸秆采用直接发酵法进行发酵。

前述的一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺，所述步骤（A）中，通过湿氧化法预处理使得玉米秸秆中纤维素、半纤维素、木质素分离开，切断它们的氢键,破坏晶体结构,降低聚合度。

前述的一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺，所述步骤（A）中，湿氧化法属于化学处理法,是指在加温加压条件下,水和氧气共同参加的反应，湿氧化法对玉米秸秆处理效果很好，纤维素遇碱，只引起纤维素膨胀，形成了碱化纤维素，保持原来骨架，加入Na2CO3，使木质素和半纤维素溶解于碱液中而与纤维素分离。

前述的一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺，所述步骤（B）中，在挤压机中玉米摩擦热的作用下秸秆温度可接近140℃，然后从挤压机中喷出，物料的压力突然降低、体积迅速膨胀,纤维素晶体结构被破坏，从而为纤维素的酶解处理创造条件。

前述的一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺，所述步骤（C）中，酶水解是利用产纤维素酶的微生物或者纤维素酶制品，直接将半纤维素、纤维素水解成可发酵糖，催化剂是无机酸和酶，在常压下进行，反应条件温和、效率高、能耗低、选择性强、环保效果好。

前述的一种利用玉米秸秆发酵生产酒精的工艺，所述步骤（D）中，直接发酵法是基于纤维分解细菌直接发酵纤维素生产乙醇，利用混合菌直接发酵，热纤梭菌能分解纤维素，乙醇产率相当高，进行混合发酵，产率可达70%。