[发明专利]一种利用纤维素快速深层发酵生产醋酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产醋酸的方法，属生物工程领域，具体地说涉及一种以木糖渣、糠醛渣、低聚木糖生产残渣及秸秆、麦草等富含纤维素的物质为原料快速生产醋酸的方法。

背景技术

醋酸是重要的化学中间体和化学反应溶剂，由其可以衍生出几百种下游产品，被广泛地应用于医药、合成纤维、轻工、纺织、皮革、农药、炸药、橡胶、金属加工、食品以及精细有机化学品的合成等多种工业领域，是近几年世界上发展较快的一种重要的基础有机化工原料。自1999年以来，世界醋酸需求的年增长率在3%-5%之间，需求增长最快的是中国。目前，我国醋酸生产能力约在350万吨，但都是采用化学合成法生产。

我国玉米产量1.44亿吨，玉米芯约占玉米产量的三分之一左右，约5000万吨。玉米芯生产木糖、糠醛、低聚木糖等产品后的残渣约占玉米芯处理总量的60%，目前，这些废渣作为废料被烧掉或扔掉，既浪费了大量可再生资源，又污染了环境。玉米芯生产木糖、糠醛、低聚木糖后的废渣中半纤维素和大部分灰分已经除去，其主要成分为纤维素，约占40-65%，是一种非常好的可再生资源。

另外，微生物液体发酵法生产醋酸工艺流程可分为糖化——酒精发酵——醋酸发酵三部分，发酵周期在80-100h。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用含纤维素的工业废渣为原料，减少粮食消耗，并缩短生产周期的利用纤维素快速深层发酵生产醋酸的方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：

该方法以含55～65重量份的纤维素、25～33重量份的木质素、2～12重量份的工业木糖废渣为原料，按如下步骤进行：

a.将工业木糖废渣原料加入蒸汽爆破机，在2～3Mpa条件下，预处理90～150s；

b.取a步骤经预处理的工业木糖废渣原料按照原料：水＝1:1～10重量份配比加入水入磨浆机磨浆，控制磨浆重量浓度为10～20%，磨浆粒度为40～80目，然后置入糖化罐中，在温度为45～60℃、pH＝4～6条件下，按500～1500单位/g工业木糖废渣原料量配比取纤维素酶，分2-4次加入，间隔时间为6～10小时，酶解20～28h，然后再经过滤、膜浓缩至固形物重量浓度为15～20%的糖化液；

c.向b步骤的糖化液中按照糖化液重量0.1～1%配比加入活性干酵母进行发酵，控制发酵温度为30～45℃，前8h通气，培养24h后当酒精度在0.5～2%时加入醋酸菌，进行同时发酵，温度控制在30～45℃，控制发酵时间为48～60h，然后脱水，得产品。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

所述的工业木糖废渣原料是木糖渣、糠醛渣、低聚木糖生产残渣或秸秆、麦草等富含纤维素的废弃物；所述的工业废渣原料是木糖渣；所述的纤维素酶由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶以任意配比组合而成； b步骤所述的pH＝5～5.5。

纤维素酶是一种由多种水解酶组成的复合酶系，它由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶以任意配比组合而成，可将纤维素最终分解为葡萄糖。该酶作用条件温和，对酶解的条件要求不高，单位酶活力为：20万单位/g，酶解温度为45～60℃，酶解时的pH值在4～6之间。该纤维素酶经毒理安全性检测，确认其安全无毒。

调节木糖渣浆液的pH为5.0-5.5，控制温度为45-55℃，按500-1500单位/g工业木糖废渣原料分3次加入纤维素酶，间隔时间为6-10小时。酶解时间控制在20-28h，此时糖度达到4-5Bx，还原糖量为3.8-4.5BX，其中葡萄糖量为70-90%。酶解结束后渣液再经过板框过滤、膜浓缩技术等浓缩至固形物浓度为15-20%。

将活性干酵母按照0.1～1%的添加量加入到糖化液中发酵，将温度控制在30-45℃，前8h适当通气，培养24h后酒精度在0.5-2%，此时加入醋酸菌，进行同时发酵，温度控制在30-45℃，培养48-60h，醋酸含量达到10-13%时发酵结束。将发酵液送蒸馏塔蒸馏，醋酸的纯度为90-99%。

本发明的优点：

1）本发明使木糖渣废弃物成为醋酸的生产原料和重要资源，为解决木糖渣等纤维废弃物再利用难题提供了一条思路和技术路线，同时解决了木糖渣的污染问题，有利于保护环境。 

2）本发明采用发酵技术生产纤维醋酸，可减少醋酸工业对粮食原料的依赖，使醋酸生产原料来源更广阔。使用工业废渣及富含纤维素的秸秆、麦草等，实现了废物的综合利用，附加值高，增加企业的综合效益。