一种甜高粱酒精的制取方法.pdf

本发明公开了一种甜高粱酒精的制取方法，属于再生能源技术领域，是通过甜高粱鲜杆处理、酶解、回收氨水、制取酒精4个步骤实现，无需将秸秆压榨后进行汁、渣分离，省去了复杂步骤，加入氨水和超声振荡对秸秆进行预处理，能够有效破除木质素阻挡，设纤维素和半纤维素充分酶解，不会出现蒸汽爆破预处理方法在高温条件下由于部分木糖的变性会产生糖醛等有害物质，氨水通过物理方法可以进行回收再利用，不会造成环境污染，并且能够节约生产成本。

权利要求书
1.  一种甜高粱酒精的制取方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对甜高粱新鲜秸秆进行粉碎、搅拌，得到甜高粱秸秆悬浊液；
2)向步骤1)得到的悬浊液中加入氨水和纤维素酶，然后超声振荡处理， 得到混合糖液；
3)加热混合糖液收集氨气；
4)酵母菌发酵，蒸馏得到乙醇。

2.  根据权利要求1所述的一种甜高粱酒精的制取方法，其特征在于，上述 制取甜高粱酒精的方法步骤1)所述的粉碎、搅拌是指将成熟新鲜的甜高粱秸秆 切割成2～5毫米的小段，然后放入搅拌机中，加入20～30％的水进行搅拌，得 到均匀悬浊液。

3.  根据权利要求1所述的一种甜高粱酒精的制取方法，其特征在于，上述 制取甜高粱酒精的方法步骤2)所述的加入氨水和纤维素酶，然后超声振荡处理 是指向步骤1)得到的均匀悬浊液中加入15～30％的饱和氨溶液和100～150FPU/g 原料甜高粱杆质量的纤维素酶，静置24～48小时，然后超声振荡处理。

4.  根据权利要求3所述的一种甜高粱酒精的制取方法，其特征在于，所述 的超声振荡处理为：超声功率150～250瓦，一次超声振荡时间5～15秒，间歇 时间5～10秒，总超声振荡时间60～90分钟。

5.  根据权利要求1所述的一种甜高粱酒精的制取方法，其特征在于，上述 制取甜高粱酒精的方法步骤3)所述加热收集氨气是指将步骤2)得到的混合糖 液加热至40～55摄氏度，使溶解在水中的氨气挥发，然后收集。

6.  根据权利要求1所述的一种甜高粱酒精的制取方法，其特征在于，上述 制取甜高粱酒精的方法步骤4)所述发酵是指将步骤3)得到的混合糖液加入以 下组分：5g/L～13g/L CO(NH2)2、0.1g/L～1g/L MgSO4、0.5g/L～3g/L KH2PO4以 及5g/L～10g/L CaCl2，然后在100～120℃下，灭菌30分钟，再按体积比接入 15％酵母液，30℃，pH＝5，摇床转数为150rpm，发酵22～26小时。

说明书一种甜高粱酒精的制取方法
技术领域
本发明属于再生能源技术领域，具体是一种甜高粱酒精的制取方法。
背景技术
由于石油的过量开采，我国已面临严重的能源危机，使用可再生的生物能 源来代替原来的不可再生能源，成为中国未来能源战略的关键。因此，近年来， 我国也逐渐加大了对燃料乙醇生产的投入力度。目前，我国燃料乙醇生产以玉 米等粮食类淀粉质原料为主。但是我国人口众多，而且粮食类淀粉质原料生产 燃料乙醇的生产成本仍旧居高不下。2006年12月份国家发改委已明令禁止新上 以粮食生产乙醇的项目，并限制原有的以粮食制乙醇企业的产能，鼓励发展非 粮、废弃植物生产乙醇汽油的技术。
以甜高粱茎秆为乙醇发酵原料的具有强大的优越性：甜高粱又称糖高粱， 它是普通粒用高粱的一个变种，甜高粱为4碳作物，具有高光效特性，以其茎 秆含有糖分汁液为特点，茎秆汁液锤度一般在17％～22％左右，素有高能作物 之称。甜高粱光合效率为大豆、甜菜、小麦等作物的2～3倍，因此其茎秆产量 也相当高，一公顷产鲜茎秆可达75～300吨，可见其生物产量和产糖量都较甜 菜、甘蔗有明显优势。
中国专利CN201010241725.1提供了一种发酵甜高粱茎秆浓缩汁液生产燃料 乙醇的方法，浓缩的糖汁不用额外添加防腐剂既可以在贮罐中贮存，但是使用 前需将已经浓缩的糖蜜稀释至所需的糖汁浓度。
中国专利CN103773814A公开了一种甜高粱制备燃料乙醇的方法，该方法是 将甜高粱新鲜秸秆进行汁、渣分离，然后浓缩糖汁，水解甜高粱渣，混合后发 酵制备乙醇，虽然能够充分利用原料生产乙醇，但是生产工艺的操作步骤较多， 使得生产期延长，而且采用蒸汽爆破预处理方法，对设备的要求高，能耗大， 成本加大，高温条件下由于部分木糖的变性会产生糖醛等有害物质。
发明内容
本发明的目的在于正对现有技术存在的上述不足，提供一种甜高粱酒精的 制取方法。
为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案是：一种甜高粱酒精的制取 方法，包括以下步骤：
1)对甜高粱新鲜秸秆进行粉碎、搅拌，得到甜高粱秸秆悬浊液；
2)向步骤1)得到的悬浊液中加入氨水和纤维素酶，然后超声振荡处理， 得到混合糖液；
3)加热混合糖液收集氨气；
4)酵母菌发酵，蒸馏得到乙醇。
上述制取甜高粱酒精的方法步骤1)所述的粉碎、搅拌是指将成熟新鲜的甜 高粱秸秆切割成2～5毫米的小段，然后放入搅拌机中，加入20～30％的水进行 搅拌，得到均匀悬浊液。
上述制取甜高粱酒精的方法步骤2)所述的加入氨水和纤维素酶，然后超声 振荡处理是指向步骤1)得到的均匀悬浊液中加入15～30％的饱和氨溶液和100～ 150FPU/g(按原料甜高粱杆的质量计)纤维素酶，静置24～48小时，然后超声振 荡处理。
所述的超声振荡处理为：超声功率150～250瓦，一次超声振荡时间5～15 秒，间歇时间5～10秒，总超声振荡时间60～90分钟。
上述制取甜高粱酒精的方法步骤3)所述加热收集氨气是指将步骤2)得到 的混合糖液加热至40～55摄氏度，使溶解在水中的氨气挥发，然后收集。
上述制取甜高粱酒精的方法步骤4)所述发酵是指将步骤3)得到的混合糖 液加入以下组分：5g/L～13g/L CO(NH2)2、0.1g/L～1g/L MgSO4、0.5g/L～3g/L  KH2PO4以及5g/L～10g/L CaCl2，然后在100～120℃下，灭菌30分钟，再按体积 比接入15％酵母液，30℃，pH＝5，摇床转数为150rpm，发酵22～26小时。
本发明的有益效果是：
1.本发明无需将秸秆压榨后进行汁、渣分离，省去了复杂步骤；
2.本发明采取加入氨水和超声振荡对秸秆进行预处理，能够有效破除木质 素阻挡，设纤维素和半纤维素充分酶解，不会出现蒸汽爆破预处理方法在高温 条件下由于部分木糖的变性会产生糖醛等有害物质；
3.本发明加入的氨水通过物理方法可以进行回收再利用，不会造成环境污 染，并且能够节约生产成本。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步说明，但是本发明所保护的权利范 围不仅限于以下实施例。
实施例1，甜高粱鲜杆处理
取500kg新鲜收割去叶和穗的甜高粱鲜杆，切割成2～5毫米的小段，然后 放入搅拌机中，加入20～30％的水进行搅拌，得到均匀悬浊液。
实施例2，酶解
向实施例1得到的均匀悬浊液中加入15～30％的饱和氨溶液和100～ 150FPU/g(按原料甜高粱杆的质量计)纤维素酶，静置24～48小时，然后超声振 荡处理，超声功率150～250瓦，一次超声振荡时间5～15秒，间歇时间5～10 秒，总超声振荡时间60～90分钟，得到酶解的混合糖液。
实施例3，回收氨水
将实施例2得到的混合糖液加热至40～55摄氏度，使溶解在水中的氨气挥 发，然后收集。
实施例4，制取酒精
将实施例3得到的混合糖液加入以下组分：5～13g/L CO(NH2)2、0.1～1g/L  MgSO4、0.5～3g/L KH2PO4以及5～10g/L CaCl2，然后在100～120℃下，灭菌30 分钟，再按体积比接入15％酵母液，30℃，pH＝5，摇床转数为150rpm，发酵 22～26小时，蒸馏法得到纯净的乙醇。
实施例4
取500kg新鲜收割去叶和穗的甜高粱鲜杆，切割成2毫米的小段，然后放 入搅拌机中，加入100g水进行搅拌，得到均匀悬浊液；向悬浊液中加入100g 饱和氨溶液和100FPU/g(按原料甜高粱杆的质量计)纤维素酶，静置24小时，然 后超声振荡处理，超声功率250瓦，一次超声振荡时间15秒，间歇时间5秒， 总超声振荡时间90分钟，得到酶解的混合糖液；将混合糖液加热至55摄氏度， 使溶解在水中的氨气挥发，然后收集；向混合糖液加入以下组分：5g/L CO(NH2)2、 1g/L MgSO4、3g/L KH2PO4以及10g/L CaCl2，然后在120℃下，灭菌30分钟，再 按体积比接入15％酵母液，30℃，pH＝5，摇床转数为150rpm，发酵26小时， 蒸馏法得到纯净的乙醇。
实施例5
取500kg新鲜收割去叶和穗的甜高粱鲜杆，切割成5毫米的小段，然后放 入搅拌机中，加入150g水进行搅拌，得到均匀悬浊液；向悬浊液中加入180g 饱和氨溶液和150FPU/g(按原料甜高粱杆的质量计)纤维素酶，静置48小时，然 后超声振荡处理，超声功率150，一次超声振荡时间5秒，间歇时间10秒，总 超声振荡时间60分钟，得到酶解的混合糖液；将混合糖液加热至40摄氏度， 使溶解在水中的氨气挥发，然后收集；向混合糖液加入以下组分：5g/L CO(NH2)2、 0.1g/L MgSO4、0.5g/L KH2PO4以及5g/L CaCl2，然后在100℃下，灭菌30分钟， 再按体积比接入15％酵母液，30℃，pH＝5，摇床转数为150rpm，发酵22小时， 蒸馏法得到纯净的乙醇。
实施例6
取500kg新鲜收割去叶和穗的甜高粱鲜杆，切割成3毫米的小段，然后放 入搅拌机中，加入120g水进行搅拌，得到均匀悬浊液；向悬浊液中加入150g 饱和氨溶液和120FPU/g(按原料甜高粱杆的质量计)纤维素酶，静置36小时，然 后超声振荡处理，超声功率200瓦，一次超声振荡时间10秒，间歇时间5秒， 总超声振荡时间90分钟，得到酶解的混合糖液；将混合糖液加热至45摄氏度， 使溶解在水中的氨气挥发，然后收集；向混合糖液加入以下组分：8g/L CO(NH2)2、 0.5g/L MgSO4、1.5g/L KH2PO4以及7g/L CaCl2，然后在120℃下，灭菌30分钟， 再按体积比接入15％酵母液，30℃，pH＝5，摇床转数为150rpm，发酵24小时， 蒸馏法得到纯净的乙醇。