專利名稱：利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于乙醇發(fā)酵工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法。
(二)
背景技術(shù)：
乙醇是生物質(zhì)液體能源材料的主要代表，也是石化燃料最可能的替代品。以淀粉 類和糖類化合物為原料，采用微生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇是一項成熟的技術(shù)，但隨著能源和糧食 危機，難以滿足社會發(fā)展的需要。纖維素是地球上貯量最豐富的有機物質(zhì)，植物每年通過光 合作用能產(chǎn)生高達1550億噸纖維素類物質(zhì)。它成本低廉，來源廣泛，以纖維素作為發(fā)酵原 料制備乙醇成為必然的趨勢。 纖維素發(fā)酵生產(chǎn)乙醇通常包括酶解糖化、發(fā)酵、分離等工序。由于纖維素是復雜 的晶狀結(jié)構(gòu)，周圍附著半纖維素和木質(zhì)素，必須經(jīng)預處理后，纖維素才容易被酶解糖化。常 見的預處理方法有物理法(如機械粉碎、蒸汽爆裂法等)和化學法(如臭氧法、酸法、堿法 等)，但都不令人滿意。最近出現(xiàn)的離子液體預處理方法受到關(guān)注，具體是利用離子液體溶 解纖維素，之后加入水或醇等溶劑將纖維素沉淀出來，再經(jīng)離心、過濾等手段分離。再生纖 維素結(jié)晶度、聚合度明顯下降，酶解速度顯著增加。但離子液體價格較高，沉淀劑添加量大， 離子液體與沉淀劑締合作用強，回收能耗高，這些都造成了應用成本高。
乙醇發(fā)酵過程是典型的產(chǎn)物抑制過程，在發(fā)酵的過程中同步分離乙醇可大大提高 發(fā)酵強度。為此，出現(xiàn)了真空發(fā)酵、氣提發(fā)酵、吸附發(fā)酵、萃取發(fā)酵等過程，其中氣提發(fā)酵最 易實現(xiàn)工業(yè)化。該過程是利用發(fā)酵副產(chǎn)物C02為載氣，在位移出發(fā)酵醪中的乙醇，回收尾氣 中的乙醇有冷卻、吸收、吸附等方法。但其存在以下問題直接冷卻能耗高；用水吸收則由 于汽液平衡容易回收不完全；用活性炭吸附，還需要再解吸，工藝復雜。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種離子液體生產(chǎn)乙醇的方法，以克服現(xiàn)有方法或成本高
或乙醇回收問題多從而生產(chǎn)效率低的缺陷。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法，纖維素原料經(jīng)離子液體溶解再生后，進行乙醇發(fā)
酵，在發(fā)酵過程中通入惰性氣體進行氣提，氣提尾氣利用溶解有纖維素原料的離子液體吸
收，纖維素原料析出；對吸收后的離子液體進行固液分離，液相通過蒸餾得到高濃度的乙醇
和離子液體，離子液體重新溶解纖維素原料循環(huán)使用。 具體的，所述的惰性氣體可采用C02或N2。 可采用先糖化后發(fā)酵或同步糖化發(fā)酵模式進行乙醇發(fā)酵。 方法中，被惰性氣體帶出的乙醇和水進入離子液體中，纖維素被沉淀出來；固液分 離后，纖維素可用于發(fā)酵，液相通過蒸餾得到高濃度的乙醇和離子液體，離子液體可繼續(xù)溶 解纖維素作吸收劑循環(huán)使用。 本發(fā)明中離子液體既作纖維素的預處理劑又作尾氣的吸收劑。通過離子液體溶解析出，再生纖維素酶解容易，酶解速度快；發(fā)酵過程中進行氣提，發(fā)酵強度高；氣提移出的 乙醇和水通過離子液體吸收，工藝簡單，相比水吸收效率高，且回收更完全；在吸收的過程 中，可使溶解在離子液體中的纖維素析出，節(jié)約了沉淀劑，工藝更合理，成本更低。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點 本發(fā)明所述利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法生產(chǎn)效率高、成本低，工藝更加合理。 具體實施例方式
以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此
實施例1 將100克的玉米秸稈粉碎至40目，按l : 10的質(zhì)量比加入離子液體1-丁基-3-甲 基咪唑乙酸鹽[BMM] [CH3COO]中，在9(TC下浸泡2小時，作吸收液備用。
經(jīng)離子液體溶解析出后的再生纖維素與水混合配置質(zhì)量百分為20%的混合溶液， 加入氣升式反應器中，經(jīng)滅菌后加入纖維素酶酶解，酶加入量為100U/g底物，于55t:保溫 24小時，生成纖維素酶解物，在該過程中，從反應器底部微通C02進行攪拌。纖維素酶解物 在35t:下，無菌接入釀酒酵母，干酵母添加量為lg/L，發(fā)酵24小時，生成乙醇，該過程中，繼 續(xù)從反應器底部微通C02進行攪拌；當反應器中乙醇的體積濃度達3 5%時，增大C02通 氣量為3VVM，進行氣提操作，(A將乙醇從反應器中移出，從反應器排出的氣提尾氣通入準 備好的吸收液中，乙醇和水被離子液體吸收，溶解在離子液體中的纖維素被沉淀出來。進行 離心分離，固相得到再生纖維素，作為原料進行發(fā)酵，得到的液相通過蒸餾得到體積濃度為 40 %的乙醇溶液和純離子液體，離子液體重新與秸稈粉末混合循環(huán)使用。
實施例2 將100g的稻草粉碎至60目，按1 : 10的質(zhì)量比加入1-丁基-3_甲基咪唑巰基 乙酸鹽[BMM] [HSCH2COO]中，在IO(TC下浸泡2小時，作吸收液備用。 經(jīng)離子液體溶解析出后的再生纖維素與水混合配置質(zhì)量百分為20%的混合溶液， 加入氣升式反應器中，經(jīng)滅菌后加入纖維素酶(酶加入量為150U/g底物)和釀酒酵母(干 酵母添加量為lg/U ，于37t:下進行同步糖化發(fā)酵48h，在該過程中，從反應器底部微通N2 進行攪拌。當反應器中乙醇的體積濃度達3 5%時，增大通氣量為3VVM，進行氣提操作， N2將乙醇從反應器中移出，從反應器排出的氣提尾氣通入準備好的吸收液中，乙醇和水被 離子液體吸收，溶解在離子液體中的纖維素被沉淀出來。進行離心分離，固相得到再生纖維 素，作為原料進行發(fā)酵，得到的液相通過蒸餾得到體積濃度為35%的乙醇溶液和純離子液 體，離子液體重新與稻草粉末混合循環(huán)使用。
權(quán)利要求
利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法，其特征在于，纖維素原料經(jīng)離子液體溶解再生后，進行乙醇發(fā)酵，在發(fā)酵過程中通入惰性氣體進行氣提，氣提尾氣利用溶解有纖維素原料的離子液體吸收，纖維素原料析出；對吸收后的離子液體進行固液分離，液相通過蒸餾得到高濃度的乙醇和離子液體，離子液體重新溶解纖維素原料循環(huán)使用。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法，其特征在于，所述的惰性氣體
3. 如權(quán)利要求1或2所述的利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法，其特征在于，采用先糖化后 發(fā)酵或同步糖化發(fā)酵模式進行乙醇發(fā)酵。
全文摘要
本發(fā)明屬于乙醇發(fā)酵工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法。方法如下纖維素原料經(jīng)離子液體溶解再生后，以先糖化后發(fā)酵或同步糖化發(fā)酵模式進行乙醇發(fā)酵，在發(fā)酵過程中通入惰性氣體進行氣提，尾氣利用溶解有纖維素原料的離子液體吸收，纖維素析出；固液分離后，液相通過蒸餾得到高濃度的乙醇和離子液體，離子液體重新溶解纖維素原料循環(huán)使用。本發(fā)明所述利用離子液體生產(chǎn)乙醇的方法生產(chǎn)效率高、成本低，工藝更加合理。
文檔編號C12R1/865GK101736060SQ201010030128
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者任云利, 任運來, 劉振, 尹衛(wèi)平, 王鍵吉 申請人:河南科技大學