專利名稱：一種以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法
技術領域：
本發明涉及一種燃料乙醇的生產方法，尤其是涉及一種以馬鈴薯為原料的燃料乙醇生產方法。
背景技術：
發展燃料乙醇產業不僅有助于保證我國能源供應安全，改善生態環境，而且還能拓寬農業服務領域，為農民增收開辟新途徑。因此，進一步發展燃料乙醇產業，對于構建我國能源安全新體系和促進社會主義新農村建設，具有重要的現實意義和戰略意義。
原料問題是我國燃料乙醇產業發展必需解決的首要問題。由于受成本高、環境污染嚴重等因素限制，纖維素燃料乙醇的產業化前景還不明朗，糖質和淀粉質原料仍是生產燃料乙醇的主要原料。
馬鈴薯又名土豆、山藥蛋等，是一種古老的茄科一年生植物。馬鈴薯在我國分布廣泛，北起黑龍江，南至南海諸島，東抵沿海之濱和臺灣省，西到青藏高原和新疆，均有種植。馬鈴薯屬于高產作物，畝產可達2-4噸。塊莖中含豐富的淀粉，高則可達其鮮重的30％以上。我國是世界最大的馬鈴薯生產國，2005年總產量為7377萬噸，約占全世界的23％。此外，馬鈴薯在我國還有巨大的發展潛力。我國南方現有水稻種植地約3億畝，在冬季，除了少部分用于種植油菜外，其余大部分處于閑置狀態。如果利用這些冬閑地，假設為1億畝，來種植馬鈴薯，則可使我國的馬鈴薯種植面積較目前的總面積還多得多。按畝產2噸計算，則可生產馬鈴薯2億噸。如能利用馬鈴薯為原料生產燃料乙醇，則可為燃料乙醇的生產開辟重要的原料來源。
目前淀粉質原料生產燃料乙醇的工藝一般是原料粉碎→配料→蒸煮→液化→糖化→發酵→脫水。這種方法存在操作工序多，能耗大，建廠和生產成本都較高等問題。近年來，生料一步法發酵技術引起了整個乙醇業的極大關注。有專家認為，這項技術的工業化應用是對乙醇工業的一次革命，將成為乙醇工業發展史上的一個里程碑。到目前為止，該項技術在乙醇生產的研究上取得了一些可喜的成果，已有多篇關于用玉米、稻谷、小麥、木薯等生料生產乙醇的文獻發表，但由于存在生淀粉水解酶用量過大、工藝不盡合理等問題，國內外真正在工業化生產上采用這種技術的還寥寥無幾。而利用較難糖化的生馬鈴薯淀粉生產燃料乙醇，尚未見文獻報道。
發明內容
本發明的目的在于提供一種工序簡單，能耗低，生產成本低，以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的其包括以下步驟(1)將馬鈴薯粉碎，過≥60目篩；(2)將馬鈴薯粉均勻混于30-35℃水中，料水比為1∶1.8～2.8，然后添加復合菌種進行發酵，復合菌種添加量為0.5～5g/kg馬鈴薯粉，發酵溫度為26-35℃，自然pH值，發酵時間為4-8d，制得乙醇含量≥10％(V/V)的燃料乙醇發酵液。
所述復合菌種由曲霉(Aspergillus niger)、根霉(Rhizopus chinensis)和酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)構成，三種菌的配比不限，較優選的配比為曲霉30-40％，根霉10-20％，酵母菌40-60％；更優選的配比為曲霉35％，根霉15％，酵母菌50％。
所述復合菌種也可采用處于對數生長期，菌落濃度在1×107～1×109cfu/ml的培養液，各菌種的組成比例同上，總體積為糖化發酵液總體積的1-10％。
所述曲霉、根霉、酵母菌為公知常用微生物，均可從市場購得(見1983年輕工業出版社出版的《中國菌種目錄》第324和390頁)。所述曲霉、根霉也可以是用公知方法從土壤中分離篩選而得的土壤樣品→篩選培養基→單菌落→初選(生淀粉平板碘顯色法)→復選(馬鈴薯淀粉糖化法)。
向所述發酵液中添加20-30u/g馬鈴薯粉的復合輔酶，效果更佳；所述復合輔酶可由果膠酶、纖維素酶和酸性蛋白酶組成，三者配比不限，優選配比為果膠酶30-40％，纖維素酶30-40％，酸性蛋白酶25-35％，更優選配比為果膠酶35％、纖維素酶35％、酸性蛋白酶30％。
本發明的有益效果(1)解決了馬鈴薯生料生產燃料乙醇的問題，擴大了燃料乙醇產業發展的原料來源；(2)操作簡單，原料經粉碎過篩后即進行同步糖化發酵，發酵好后，即得燃料乙醇發酵液；所述復合菌種僅由三種菌構成，制造方法非常簡單；免去了高溫蒸煮工藝，可節能30-40％；(3)省去了蒸煮和糖化兩個工序，因此在新廠建設中就不需要與其相關的設備及附屬配套設備，大大節約了設備投資；(4)同時也節省了動力、水、人工、維修等方面的消耗，大大降低了生產成本；(5)直接利用微生物生產燃料乙醇，省去了糖化酶、淀粉酶的生產過程，進一步降低了生產成本；(6)燃料乙醇制備后的糟液可用于生產蛋白質含量豐富的飼料。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明作進一步說明。
實施例1(1)將馬鈴薯粉碎，過60目篩；(2)將馬鈴薯粉均勻混于30℃水中，料水比為1∶2.2，然后添加復合菌種(其構成為曲霉35％、根霉15％、酵母菌50％)進行發酵，復合菌種添加量為1g/kg馬鈴薯粉，發酵溫度為30℃，發酵時間為6d，制得乙醇含量為11％(V/V)的燃料乙醇發酵液。
實施例2(1)將馬鈴薯粉碎，過70目篩；(2)將馬鈴薯粉均勻混于32℃水中，料水比為1∶2.0，然后添加復合菌種(其構成為曲霉35％、根霉15％、酵母菌50％)進行發酵，復合菌種添加量為2g/kg馬鈴薯粉，復合輔酶(含果膠酶35％、纖維素酶35％、酸性蛋白酶30％)添加量為20u/g馬鈴薯粉，發酵溫度為32℃，發酵時間為5d，制得乙醇含量為13.6％(V/V)的燃料乙醇發酵液。
實施例3(1)將馬鈴薯粉碎，過80目篩；(2)將馬鈴薯粉均勻混于30℃水中，料水比為1∶1.9，然后添加復合菌種(其構成為曲霉35％、根霉15％、酵母菌50％)進行發酵，復合菌種添加量為1.5g/kg馬鈴薯粉，復合輔酶(其中含果膠酶35％、纖維素酶35％、酸性蛋白酶30％)添加量為30u/g馬鈴薯粉，發酵溫度為30℃，發酵時間為5d，制得乙醇含量為14.2％(V/V)的燃料乙醇發酵液。
權利要求
1.一種以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將馬鈴薯粉碎，過≥60目篩；(2)將馬鈴薯粉均勻混于30-35℃水中，料水比為1∶1.8～2.8，然后添加復合菌種進行發酵，復合菌種添加量為0.5～5g/kg馬鈴薯粉，發酵溫度為26-35℃，自然pH值，發酵時間為4-8d，制得乙醇含量≥10％(V/V)的燃料乙醇發酵液；所述復合菌種由曲霉(Aspergillus niger)、根霉(Rhizopus chinensis)和酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)構成。
2.根據權利要求1所述的以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法，其特征在于，所述復合菌種的配比為曲霉30-40％、根霉10-20％、酵母菌40-60％；
3.根據權利要求2所述的以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法，其特征在于，所述復合菌種的配比為曲霉35％、根霉15％、酵母菌50％。
4.根據權利要求1或2或3所述以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法，其特征在于，所述發酵液中還添加有復合輔酶，復合輔酶添加量為20-30u/g馬鈴薯粉；所述復合輔酶由果膠酶、纖維素酶和酸性蛋白酶構成。
5.根據權利要求4所述以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法，其特征在于，所述復合輔酶中，果膠酶、纖維素酶和酸性蛋白酶的配比為果膠酶30-40％，纖維素酶30-40％，酸性蛋白酶25-35％
6.根據權利要求5所述以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法，其特征在于，所述復合輔酶中，果膠酶、纖維素酶和酸性蛋白酶的配比為果膠酶35％、纖維素酶35％、酸性蛋白酶30％。
全文摘要
本發明公開了一種以馬鈴薯為原料生產燃料乙醇的方法，其包括以下步驟(1)將馬鈴薯粉碎，過≥60目篩；(2)將馬鈴薯粉均勻混于30－35℃水中，料水比為1∶1.8～2.8，然后添加復合菌種進行發酵，復合菌種添加量為0.5～5g/kg馬鈴薯粉，發酵溫度為26－35℃，自然pH值，發酵時間為4－8d，制得乙醇含量≥10％(V/V)的燃料乙醇發酵液。本發明工序簡單，免去了高溫蒸煮工藝，可節能30－40％，設備投資少，生產成本低。
文檔編號C12R1/685GK101041849SQ20071003481
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月26日 優先權日2007年4月26日
發明者熊興耀, 蘇小軍, 譚興和 申請人:湖南南方馬鈴薯產業化工程技術有限公司