專利名稱：一種發(fā)酵制備燃料酒精的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)酵制備燃料酒精的方法。
背景技術(shù)：
近年來燃料酒精越來越受到人們的關(guān)注。因?yàn)槿剂暇凭鳛樯锬茉淳徑饬耸湍茉炊倘钡膯栴}，使用燃料酒精可以緩解地球溫室效應(yīng)加劇帶來的氣溫升高及地球氣候惡化等嚴(yán)重后果以及環(huán)境污染問題。但是目前缺乏高效的制備燃料酒精的方法。木薯(cassava)是多年生植物，熱帶和亞熱帶的丘陵地區(qū)廣泛種植的糧食和經(jīng)濟(jì)薯類作物，種植區(qū)域主要分布在廣西、廣東、云南、海南和福建等省。由于其適應(yīng)性強(qiáng)，耐水、 耐旱，耐貧瘠，在各種土壤中如荒山、荒坡都能生長，故木薯種植區(qū)域很廣，產(chǎn)量也很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種發(fā)酵制備燃料酒精的方法。本發(fā)明所提供的發(fā)酵制備燃料酒精的方法，包括如下步驟1)液化將木薯粉與水混合，先85°C 90°C蒸煮55 65min，再加入淀粉酶，80 85°C酶解55 65min，得到液化醪；淀粉酶的添加量為8 12U/g木薯粉；所述木薯粉與水的質(zhì)量比為1 (2.0 2.3)；2)糖化將液化醪調(diào)整pH至4. 0 4. 5，添加糖化酶，60 65°C酶解5 15min， 得到糖化醪；糖化酶的添加量為140 160U/g木薯粉；3)發(fā)酵向所述糖化醪中添加氮源、鉀鹽、鎂鹽和酵母菌，28 32°C第一次培養(yǎng) 1. 5 2. 5小時；再在28 32°C第二次培養(yǎng)70 74小時，得到燃料酒精；添加的氮源中N 元素的量為0. 6g/L 1. Og/L糖化醪，添加的鉀鹽中鉀元素的量為0. 4g/L 0. 6g/L糖化醪，添加的鎂鹽中鎂元素的量為0. lg/L 0. 3g/L糖化醪，添加的酵母菌的量為1. 2X106 1.2 X IO8個酵母菌/ml糖化醪。上述方法中，所述步驟1)中，所述淀粉酶為α -淀粉酶。上述方法中，所述步驟幻中，在所述添加N源、鉀鹽、鎂鹽和酵母菌前，包括將所述糖化醪的溫度降至28 32°C的步驟。上述方法中，所述步驟；3)中，所述第一次培養(yǎng)中包括以140 180轉(zhuǎn)/分鐘的速度振蕩的步驟。上述方法中，所述木薯為淀粉含量在75%以上的木薯(具體品種為華南20 ；所述氮源為尿素；所述鉀鹽為KH2PO4 ；所述鎂鹽為MgSO4 ；所述酵母菌為安琪酵母。本發(fā)明工藝制備燃料乙醇的得率高，淀粉利用率高。本發(fā)明方法使用木薯作為原料，具有材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、節(jié)約能源的有益效果。將本發(fā)明制得的燃料乙醇用于汽車燃料，緩解能源供需的矛盾。因此，本發(fā)明工藝具有重要意義。


圖1為料液比對酒精發(fā)酵的影響。圖2為蒸煮液化溫度對酒精產(chǎn)率的影響。圖3為液化酶用量對酒精產(chǎn)率的影響。圖4為糖化溫度對酒精產(chǎn)率的影響。圖5為糖化酶用量對酒精產(chǎn)率的影響。圖6為接種量對酒精產(chǎn)率的影響。圖7為振蕩時間對酒精產(chǎn)率的影響。圖8為發(fā)酵溫度對酒精產(chǎn)率的影響圖9為尿素用量對酒精產(chǎn)率的影響圖10為木薯濃醪酒精發(fā)酵動力學(xué)曲線
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。使用市售木薯干或者自制木薯干(將新鮮收獲的木薯用流水洗滌，去掉泥石等雜質(zhì)，然后用小刀等工具手工去表皮，再將塊根切成薄片，置于50-55°C的干燥箱中干燥2天或者利用太陽光暴曬3天至干燥(視當(dāng)?shù)氐奶鞖馇闆r決定暴曬時間)，粉碎后過篩，貯存在塑料容器中備用)。實(shí)施例1、工藝條件的摸索一、料液比的確定其他發(fā)酵工藝條件設(shè)定為，蒸煮條件為85 90°C，90min，液化條件為α -淀粉酶用量為20U/g，85 90°C液化90min。糖化pH為4. 0 4. 5，糖化酶用量在200U/g，60 65°C糖化30min，發(fā)酵初始pH為4. 0 4. 5，接種量為0. 2% (mL/mL)，硫酸銨用量為0. 1% (g/mL)，MgSO4 為 0. 05% (g/mL), KH2PO4 為 0. 02% (g/mL)，160 轉(zhuǎn) / 分鐘振蕩培養(yǎng)箱培 養(yǎng)1小時，然后在30士 1°C條件下發(fā)酵72小時。結(jié)果如圖1。研究表明，料液比在1 3. 0時，其酒精度數(shù)不高，殘還原糖和殘總糖都很小，而在1 2.0時，酒精度數(shù)在15%以上，但殘?zhí)呛枯^高，在3 4%，而李志軍等的研究在料液比為1 2. 1時，酒份為15.8% (ν/ν)，殘總糖達(dá)到1.84% (g/mL)?？紤]到酒精產(chǎn)量提高的潛力，選取1 2.0的料液比開展其他試驗(yàn)。二、液化溫度對酒精產(chǎn)率的影響其他發(fā)酵工藝條件為，1 2.0的料液比，采用不同溫度蒸煮90min，液化條件為 α -淀粉酶用量為20U/g，液化90min。糖化pH為4. 0 4. 5，糖化酶用量在200U/g，60 65°C糖化30min，發(fā)酵初始pH為4. 0 4. 5，接種量為0. 2% (mL/mL)，硫酸銨用量為0. 1% (g/mL)，MgSO4 為 0. (g/mL), KH2PO4 為 0. (g/mL)，160 轉(zhuǎn) / 分鐘振蕩培養(yǎng)箱培養(yǎng) 1小時，在30士 1°C條件下發(fā)酵72小時。結(jié)果如圖2.試驗(yàn)表明，液化溫度達(dá)到在80 85°C時，溫度的影響就比較小了。三、液化酶用量對酒精產(chǎn)率的影響其他發(fā)酵工藝條件為，蒸煮條件為80 85°C，90min，添加不同量的α -淀粉酶， 液化90min。糖化pH為4. 0 4. 5，糖化酶用量在200U/g，60 65°C糖化30min，發(fā)酵初始pH 為 4. 0 4. 5，接種量為 0. 2% (mL/mL)，硫酸銨用量為 0. 1% (g/mL)，MgSO4 為 0. (g/ mL)，KH2PO4為0. 1 % (g/mL)，160轉(zhuǎn)/分鐘振蕩培養(yǎng)箱培養(yǎng)1小時，在30士 1°C條件下發(fā)酵72小時。結(jié)果如圖3.試驗(yàn)表明，液化酶用量在lOu/g時，就能取得較好的液化效果。四、液化工藝的確定其他發(fā)酵工藝條件為，蒸煮溫度、蒸煮時間、α-淀粉酶的用量、酶液化時間這四個變量做正交試驗(yàn)。其他條件為糖化pH為4. O 4. 5，糖化酶用量在200U/g，60 65°C糖化 30min，發(fā)酵初始pH為4. O 4. 5，接種量為0. 2% (mL/mL)，硫酸銨用量為0. 1% (g/mL)， MgSO4為0. 1 % (g/mL)，KH2PO4為0. 1 % (g/mL)，160轉(zhuǎn)/分鐘振蕩培養(yǎng)箱培養(yǎng)1小時， 在30士 1°C條件下發(fā)酵72小時。結(jié)果如表1和表2。表1、L16 05)正交試驗(yàn)因素和水平
權(quán)利要求
1.一種發(fā)酵制備燃料酒精的方法，包括如下步驟1)液化將木薯粉與水混合，先85°C 90°C蒸煮55 65min，再加入淀粉酶，80 85°C 酶解55 65min，得到液化醪；淀粉酶的添加量為8 12U/g木薯粉；所述木薯粉與水的質(zhì)量比為1 (2.0 2.3)；2)糖化將液化醪調(diào)整pH至4.0 4. 5，添加糖化酶，60 65°C酶解5 15min，得到糖化醪；糖化酶的添加量為140 160U/g木薯粉；3)發(fā)酵向所述糖化醪中添加氮源、鉀鹽、鎂鹽和酵母菌，觀 32°C第一次培養(yǎng)1.5 2. 5小時；再在觀 32°C第二次培養(yǎng)70 74小時，得到燃料酒精；添加的氮源中N元素的量為0. 6g/L 1. Og/L糖化醪，添加的鉀鹽中鉀元素的量為0. 4g/L 0. 6g/L糖化醪， 添加的鎂鹽中鎂元素的量為0. lg/L 0. 3g/L糖化醪，添加的酵母菌的量為1. 2X IO6 1.2 X IO8個酵母菌/ml糖化醪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述淀粉酶為α-淀粉酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步驟幻中，在所述添加N源、鉀鹽、鎂鹽和酵母菌前，包括將所述糖化醪的溫度降至觀 32°C的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述步驟幻中，所述第一次培養(yǎng)中包括以140 180轉(zhuǎn)/分鐘的速度振蕩的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于所述木薯為淀粉含量在75%以上的木薯；所述氮源為尿素；所述鉀鹽為KH2PO4 ；所述鎂鹽為MgSO4 ；所述酵母菌為安琪酵母。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)酵制備燃料酒精的方法。本發(fā)明方法包括如下步驟1)液化將木薯粉與水混合，先85℃～90℃蒸煮55～65min，再加入淀粉酶，80～85℃酶解55～65min，得到液化醪；淀粉酶的添加量為8～12U/g木薯粉；所述木薯粉與水的質(zhì)量比為1∶(2.0～2.3)；2)糖化將液化醪調(diào)整pH至4.0～4.5，添加糖化酶，60～65℃酶解5～15min，得到糖化醪；糖化酶的添加量為140～160U/g木薯粉。本發(fā)明工藝制備燃料乙醇的得率高，淀粉利用率高。本發(fā)明方法使用木薯作為原料，具有材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、節(jié)約能源的有益效果。將本發(fā)明制得的燃料乙醇用于汽車燃料，緩解能源供需的矛盾。因此，本發(fā)明工藝具有重要意義。
文檔編號C12R1/865GK102443607SQ201110322900
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者劉四新, 李從發(fā), 譚勇 申請人:海南大學(xué)