一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，先取木質纖維植物原料，烘干，粉碎成粒徑在1～5cm的顆粒，再將所得顆粒與處理液按重量比1：10～15混合，熏蒸，擠壓去除處理液，加水浸泡，縮水，然后將所得預處理顆粒與水混合，調節pH至3.0～4.0，加入纖維素酶和木聚糖酶，于40～45℃下發酵40～60小時，放冷，最后將混合發酵液離心，上清經高壓蒸餾，得到燃料乙醇。本發明所得燃料乙醇易點燃、無黑煙、無異味、對環境無污染、燃燒后殘渣少；生產工藝簡單、原料易得，成本低廉，便于工業化生產，生產過程安全可靠。
【專利說明】
一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法
技術領域
[0001]本發明屬于植物燃料技術領域，具體涉及一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法。
【背景技術】
[0002]能源是一個國家發展經濟的基礎，能源短缺也是制約一國經濟發展的重要因素。現階段，我國的能源結構和產業結構都面臨著新的調整和突破，舊的能源產業結構正被以使用新型的、清潔能源為主的新型產業逐步替代。生物質能源作為一種清潔、高效、便宜的能源正越來越受到青睞，充分利用豐富的生物質資源，加快生物質能源工程項目的發展是急需研究的課題。
[0003]木質纖維素(LignocclIulose)是指自然界生長的、未經任何處理的植物的葉、干、莖等材料，它含有纖維素、半纖維素、木質素、蛋白質、水、灰分等物質，地球上每年大約形成1000億噸木質纖維素，是自然界分布最廣、含量最多、價格低廉而又可再生的資源。在中國僅農業生產中形成的農業廢棄物，每年約有7億噸，這些廢棄物的利用率很低，甚至污染了環境，如果能將其轉化為可利用的能源一燃料乙醇，將具有重大的意義和廣闊的前景。然而，到目前利用農作物秸桿制作燃料乙醇的工業化生產技術還未得到較為理想的解決。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，所得燃料乙醇易點燃、無黑煙、無異味、對環境無污染、燃燒后殘渣少。
[0005]—種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，包括以下步驟:
[0006]步驟I，取木質纖維植物原料，烘干，粉碎成粒徑在I?5cm的顆粒；
[0007]步驟2，將步驟I所得顆粒與處理液按重量比1:10?15混合，熏蒸4?6h，擠壓去除處理液，加水浸泡I?3h，縮水，得預處理顆粒；
[0008]步驟3，將預處理顆粒與水按重量比1:5?10混合，調節pH至3.0?4.0，加入纖維素酶和木聚糖酶，纖維素酶的重量是預處理顆粒的5%、木聚糖酶的重量是預處理顆粒的2%，于40?45 0C下發酵40?60小時，放冷，得混合發酵液；
[0009]步驟4，將混合發酵液離心，上清經高壓蒸餾，得到燃料乙醇。
[0010]進一步地，步驟2中處理液是腐植酸鈉、半胱氨酸、尿素、瓊脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸鈣、硝酸鉀、磷酸氫二銨、七水硫酸鎂、硫酸錳、煙酰胺的混合水溶液，濃度分別為:腐植酸鈉2?5g/L、半胱氨酸I?3g/L、尿素3?6g/L、瓊脂I?5g/L、硬脂酸2?4g/L、蛋白胨3?6g/L、半乳糖2?4g/L、四水硝酸|丐1?5g/L、硝酸鉀2?4g/L、磷酸氫二錢2?5g/L、七水硫酸鎂I?3g/L、硫酸猛2?6g/L、煙酰胺I?4g/L。
[0011]進一步地，步驟2中熏蒸溫度為80?100°C。
[0012]進一步地，步驟2中加水量是顆粒重量的8倍。
[0013]進一步地，步驟3中用稀硫酸調節pH。
[0014]進一步地，步驟3中在水中還需要加入檸檬酸，加入量是預處理顆粒的4%。
[0015]進一步地，步驟4中離心條件為4°C、10000?12000rpm、10?15min。
[0016]本發明所得燃料乙醇易點燃、無黑煙、無異味、對環境無污染、燃燒后殘渣少;生產工藝簡單、原料易得，成本低廉，便于工業化生產，生產過程安全可靠。
【具體實施方式】
[0017]實施例1
[0018]一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，包括以下步驟:
[0019]步驟I，取木質纖維植物原料，烘干，粉碎成粒徑在I?5cm的顆粒；
[0020]步驟2，將步驟I所得顆粒與處理液按重量比1:10混合，熏蒸4h，擠壓去除處理液，加水浸泡Ih，縮水，得預處理顆粒；
[0021 ] 步驟3，將預處理顆粒與水按重量比1:5混合，調節pH至3.0?4.0，加入纖維素酶和木聚糖酶，纖維素酶的重量是預處理顆粒的5%、木聚糖酶的重量是預處理顆粒的2%，于400C下發酵60小時，放冷，得混合發酵液；
[0022]步驟4，將混合發酵液離心，上清經高壓蒸餾，得到燃料乙醇。
[0023]其中，步驟2中處理液是腐植酸鈉、半胱氨酸、尿素、瓊脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸鈣、硝酸鉀、磷酸氫二銨、七水硫酸鎂、硫酸錳、煙酰胺的混合水溶液，濃度分別為:腐植酸鈉2g/L、半胱氨酸lg/L、尿素3g/L、瓊脂lg/L、硬脂酸2g/L、蛋白胨3g/L、半乳糖2g/L、四水硝酸鈣lg/L、硝酸鉀2g/L、磷酸氫二銨2g/L、七水硫酸鎂lg/L、硫酸錳2g/L、煙酰胺Ig/L，熏蒸溫度為80°C，加水量是顆粒重量的8倍;步驟3中用稀硫酸調節pH，在水中還需要加入梓檬酸，加入量是預處理顆粒的4% ;步驟4中離心條件為4°C、10000rpm、15min。
[0024]所得燃料乙醇易點燃，燃燒熱值在15410kJ/kg，燃燒時無黑煙、無異味、燃燒后殘渣 5.1g/100g，燃燒時間 42s/g。
[0025]實施例2
[0026]一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，包括以下步驟:?0027] 步驟I，取木質纖維植物原料，烘干，粉碎成粒徑在I?5cm的顆粒；
[0028]步驟2，將步驟I所得顆粒與處理液按重量比1:13混合，熏蒸5h，擠壓去除處理液，加水浸泡2h，縮水，得預處理顆粒；
[0029]步驟3，將預處理顆粒與水按重量比I: 6混合，調節pH至3.0?4.0，加入纖維素酶和木聚糖酶，纖維素酶的重量是預處理顆粒的5%、木聚糖酶的重量是預處理顆粒的2%，于450C下發酵50小時，放冷，得混合發酵液；
[0030]步驟4，將混合發酵液離心，上清經高壓蒸餾，得到燃料乙醇。
[0031]其中，步驟2中處理液是腐植酸鈉、半胱氨酸、尿素、瓊脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸鈣、硝酸鉀、磷酸氫二銨、七水硫酸鎂、硫酸錳、煙酰胺的混合水溶液，濃度分別為:腐植酸鈉4g/L、半胱氨酸2g/L、尿素5g/L、瓊脂4g/L、硬脂酸3g/L、蛋白胨4g/L、半乳糖3g/L、四水硝酸鈣4g/L、硝酸鉀3g/L、磷酸氫二銨3g/L、七水硫酸鎂2g/L、硫酸錳5g/L、煙酰胺2g/L，熏蒸溫度為90°C，加水量是顆粒重量的8倍;步驟3中用稀硫酸調節pH，在水中還需要加入梓檬酸，加入量是預處理顆粒的4% ;步驟4中離心條件為4°C、12000rpm、15min。
[0032]所得燃料乙醇易點燃，燃燒熱值在17025kJ/kg，燃燒時無黑煙、無異味、燃燒后殘渣 4.5g/100g，燃燒時間 38s/g。
[0033]實施例3
[0034]一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，包括以下步驟:
[0035]步驟I，取木質纖維植物原料，烘干，粉碎成粒徑在I?5cm的顆粒；
[0036]步驟2，將步驟I所得顆粒與處理液按重量比1:14混合，熏蒸4h，擠壓去除處理液，加水浸泡Ih，縮水，得預處理顆粒；
[0037]步驟3，將預處理顆粒與水按重量比I: 8混合，調節pH至3.0?4.0，加入纖維素酶和木聚糖酶，纖維素酶的重量是預處理顆粒的5%、木聚糖酶的重量是預處理顆粒的2%，于400C下發酵50小時，放冷，得混合發酵液；
[0038]步驟4，將混合發酵液離心，上清經高壓蒸餾，得到燃料乙醇。
[0039]其中，步驟2中處理液是腐植酸鈉、半胱氨酸、尿素、瓊脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸鈣、硝酸鉀、磷酸氫二銨、七水硫酸鎂、硫酸錳、煙酰胺的混合水溶液，濃度分別為:腐植酸鈉4g/L、半胱氨酸2g/L、尿素5g/L、瓊脂2g/L、硬脂酸3g/L、蛋白胨5g/L、半乳糖3g/L、四水硝酸鈣4g/L、硝酸鉀3g/L、磷酸氫二銨4g/L、七水硫酸鎂2g/L、硫酸錳5g/L、煙酰胺3g/L，熏蒸溫度為80°C，加水量是顆粒重量的8倍;步驟3中用稀硫酸調節pH，在水中還需要加入梓檬酸，加入量是預處理顆粒的4% ;步驟4中離心條件為4°C、10000rpm、15min。
[0040]所得燃料乙醇易點燃，燃燒熱值在16520kJ/kg，燃燒時無黑煙、無異味、燃燒后殘渣 4.2g/100g，燃燒時間 37s/g。
[0041 ] 實施例4
[0042]一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，包括以下步驟:
[0043]步驟I，取木質纖維植物原料，烘干，粉碎成粒徑在I?5cm的顆粒；
[0044]步驟2，將步驟I所得顆粒與處理液按重量比1:15混合，熏蒸6h，擠壓去除處理液，加水浸泡3h，縮水，得預處理顆粒；
[0045]步驟3，將預處理顆粒與水按重量比I: 10混合，調節pH至3.0?4.0，加入纖維素酶和木聚糖酶，纖維素酶的重量是預處理顆粒的5%、木聚糖酶的重量是預處理顆粒的2%，于45 0C下發酵40小時，放冷，得混合發酵液；
[0046]步驟4，將混合發酵液離心，上清經高壓蒸餾，得到燃料乙醇。
[0047]其中，步驟2中處理液是腐植酸鈉、半胱氨酸、尿素、瓊脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸鈣、硝酸鉀、磷酸氫二銨、七水硫酸鎂、硫酸錳、煙酰胺的混合水溶液，濃度分別為:腐植酸鈉5g/L、半胱氨酸3g/L、尿素6g/L、瓊脂5g/L、硬脂酸4g/L、蛋白胨6g/L、半乳糖4g/L、四水硝酸鈣5g/L、硝酸鉀4g/L、磷酸氫二銨5g/L、七水硫酸鎂3g/L、硫酸錳6g/L、煙酰胺4g/L，熏蒸溫度為100°C，加水量是顆粒重量的8倍;步驟3中用稀硫酸調節pH，在水中還需要加入梓檬酸，加入量是預處理顆粒的4% ;步驟4中離心條件為4°C、12000rpm、10min。
[0048]所得燃料乙醇易點燃，燃燒熱值在17040kJ/kg，燃燒時無黑煙、無異味、燃燒后殘渣3.8g/100g，燃燒時間 40s/g。
【主權項】
1.一種利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟I，取木質纖維植物原料，烘干，粉碎成粒徑在I?5cm的顆粒； 步驟2，將步驟I所得顆粒與處理液按重量比1:10?15混合，熏蒸4?6h，擠壓去除處理液，加水浸泡I?3h，縮水，得預處理顆粒； 步驟3，將預處理顆粒與水按重量比1:5?10混合，調節pH至3.0?4.0，加入纖維素酶和木聚糖酶，纖維素酶的重量是預處理顆粒的5%、木聚糖酶的重量是預處理顆粒的2%，于40?45 0C下發酵40?60小時，放冷，得混合發酵液； 步驟4，將混合發酵液離心，上清經高壓蒸餾，得到燃料乙醇。2.根據權利要求1所述的利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，其特征在于:步驟2中處理液是腐植酸鈉、半胱氨酸、尿素、瓊脂、硬脂酸、蛋白胨、半乳糖、四水硝酸鈣、硝酸鉀、磷酸氫二銨、七水硫酸鎂、硫酸錳、煙酰胺的混合水溶液，濃度分別為:腐植酸鈉2?5g/L、半胱氨酸I?3g/L、尿素3?6g/L、瓊脂I?5g/L、硬脂酸2?4g/L、蛋白胨3?6g/L、半乳糖2?4g/L、四水硝酸媽1?5g/L、硝酸鉀2?4g/L、磷酸氫二錢2?5g/L、七水硫酸鎂I?3g/L、硫酸猛2?6g/L、煙酰胺I?4g/L。3.根據權利要求1所述的利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，其特征在于:步驟2中熏蒸溫度為80?100°C。4.根據權利要求1所述的利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，其特征在于:步驟2中加水量是顆粒重量的8倍。5.根據權利要求1所述的利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，其特征在于:步驟3中用稀硫酸調節pH。6.根據權利要求1所述的利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，其特征在于:步驟3中在水中還需要加入檸檬酸，加入量是預處理顆粒的4%。7.根據權利要求1所述的利用木質纖維植物制備燃料乙醇的方法，其特征在于:步驟4中離心條件為4°C、10000?12000rpm、10?15min。
【文檔編號】C12P7/10GK105861569SQ201610383139
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】不公告發明人
【申請人】卞佳林