本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種利用水瓜藤制備乙醇的方法。
背景技術(shù)：
：隨著人口的增長(zhǎng)，糧食、能源與環(huán)境是人類面臨的最主要挑戰(zhàn)。以纖維素原料生產(chǎn)可再生清潔能源日益受到廣泛關(guān)注，而以農(nóng)作物廢棄物為原料生產(chǎn)燃料乙醇被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。水瓜在我國(guó)種植面積很廣，每年在收獲果實(shí)的同時(shí)也產(chǎn)生大量的水瓜藤。水瓜藤中蛋白質(zhì)含量低但碳水化合物含量高，個(gè)別品種碳水化合物含量高達(dá)干物質(zhì)的79%，因而是生產(chǎn)生物質(zhì)能的優(yōu)質(zhì)原料。國(guó)內(nèi)外對(duì)藤蔓轉(zhuǎn)化燃料乙醇的研究已起步，但與玉米秸稈作原料相比，目前乙醇產(chǎn)率還比較低，瓶頸在于藤蔓降解成可發(fā)酵糖的技術(shù)還不理想。因此，發(fā)明藤蔓的高效降解工藝對(duì)藤蔓的綜合開(kāi)發(fā)及木質(zhì)纖維素的能源化利用均具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。利用木質(zhì)纖維材料制取生物乙醇對(duì)緩解能源危機(jī)與環(huán)境惡化有重要的意義（生物質(zhì)化學(xué)工程，2012，46(3)，39-44）。但在酶水解過(guò)程中，由于部分纖維素酶和半纖維素酶不可逆的以無(wú)效吸附的方式吸附在底物特別是木質(zhì)素表面會(huì)導(dǎo)致酶活性的損失，此外纖維素本身的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和半纖維素結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也是導(dǎo)致水解效率低的重要因素。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用水瓜藤制備乙醇的方法，以解決水瓜藤降解成可發(fā)酵糖不完全導(dǎo)致乙醇得率低等問(wèn)題。本發(fā)明制備乙醇成本低，原材料來(lái)源廣；本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，投入少；本發(fā)明的水解溫度較低，能源消耗少，有利于相關(guān)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種利用水瓜藤制備乙醇的方法，包括以下步驟：S1：采用食鹽水漂洗水瓜藤2-3h，漂洗后將水瓜藤放在溫度為92-105℃下烘干至含水量≤10%，制得干水瓜藤；S2：將步驟S1制得的干水瓜藤粉碎，過(guò)篩子，制得水瓜藤顆粒；S3：將步驟S2制得的水瓜藤顆粒放入微波反應(yīng)器中，加入溶液A混合均勻，加熱至63-66℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為200-300r/min下預(yù)處理0.7-0.9h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得預(yù)處理的水瓜藤顆粒，預(yù)處理能將水瓜藤的纖維素、木質(zhì)素等天然高分子相互解離，有利于下一步的水解；所述溶液A為丙酮、乙醇、十二烷基硫酸銨鹽的混合液，所述丙酮的質(zhì)量濃度為8%-10%，所述乙醇的質(zhì)量濃度為60%-80%，所述十二烷基硫酸銨鹽的質(zhì)量濃度為6%-8%，所述丙酮溶液、乙醇溶液、十二烷基硫酸銨鹽溶液的體積比為10-20:12-25:1-2，所述水瓜藤顆粒與溶液A的料液比為1:10-14g/mL；十二烷基硫酸銨鹽與丙酮、乙醇混用可使木質(zhì)素的分離有增效作用；S4：將步驟S3制得的預(yù)處理的水瓜藤顆粒放入超聲波反應(yīng)器中，加入溶液B混合均勻，調(diào)節(jié)pH為1.5-1.8，加熱至73-78℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為300-400r/min下處理1-1.6h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得糖液；所述溶液B為碳基磺酸鈉、硫酸的混合液，所述碳基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為5%-7%，所述硫酸的質(zhì)量濃度為4%-6%，所述碳基磺酸鈉溶液、硫酸溶液的體積比為6-10:5-8，所述預(yù)處理的水瓜藤顆粒與溶液B的料液比為1:5-8g/mL；S5：將步驟S4制得的糖液接入酵母菌，添加尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣，控制溫度為26-28℃下發(fā)酵，經(jīng)脫水制得乙醇；所述酵母菌質(zhì)量為糖液質(zhì)量的9%-11%，所述尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣質(zhì)量分別為糖液質(zhì)量的0.18%-0.22%、0.02%-0.04%、0.16%-0.21%、0.08%-0.12%、0.14%-0.16%。進(jìn)一步地，步驟S1中所述食鹽水的濃度為10%-15%。進(jìn)一步地，步驟S2中所述篩子的目數(shù)為120-200。進(jìn)一步地，步驟S3中所述水瓜藤顆粒在微波反應(yīng)器中預(yù)處理的溫度為66℃，轉(zhuǎn)速為300r/min，時(shí)間為0.7h。進(jìn)一步地，步驟S3中所述水瓜藤顆粒與溶液A的料液比為1:12g/mL。進(jìn)一步地，步驟S4中所述預(yù)處理的水瓜藤顆粒在超聲波反應(yīng)器處理的pH為1.6，溫度為78℃，轉(zhuǎn)速為400r/min，時(shí)間為1h。進(jìn)一步地，步驟S4中所述預(yù)處理的水瓜藤顆粒與溶液B的料液比為1:7g/mL。進(jìn)一步地，步驟S5中所述酵母菌質(zhì)量為糖液質(zhì)量的10%，所述尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣質(zhì)量分別為糖液質(zhì)量的0.2%、0.03%、0.2%、0.1%、0.15%。本發(fā)明具有以下有益效果：（1）本發(fā)明制備乙醇成本低，原材料來(lái)源廣；（2）本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，投入少，適合大規(guī)模的推廣和應(yīng)用；（3）可避免微生物酶發(fā)酵制糖工藝的不確定性，降低了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；（4）糖轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)生的殘?jiān)可?，是綠色環(huán)保型工藝；（5）水解溫度較低，能源消耗少，有利于相關(guān)技術(shù)的推廣和應(yīng)用；（6）本發(fā)的方法制得的糖得率為92.17%-93.73%，乙醇得率為85.64%-86.85%，乙醇純度為99.5%-99.61%，可見(jiàn)采用本發(fā)明的方法可高產(chǎn)乙醇。具體實(shí)施方式為便于更好地理解本發(fā)明，通過(guò)以下實(shí)施例加以說(shuō)明，這些實(shí)施例屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)施例中，所述利用水瓜藤制備乙醇的方法，包括以下步驟：S1：采用濃度為10%-15%的食鹽水漂洗水瓜藤2-3h，漂洗后將水瓜藤放在溫度為92-105℃下烘干至含水量≤10%，制得干水瓜藤；S2：將步驟S1制得的干水瓜藤粉碎，過(guò)120-200目篩子，制得水瓜藤顆粒；S3：將步驟S2制得的水瓜藤顆粒放入微波反應(yīng)器中，加入溶液A混合均勻，加熱至63-66℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為200-300r/min下預(yù)處理0.7-0.9h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得預(yù)處理的水瓜藤顆粒；所述溶液A為丙酮、乙醇、十二烷基硫酸銨鹽的混合液，所述丙酮的質(zhì)量濃度為8%-10%，所述乙醇的質(zhì)量濃度為60%-80%，所述十二烷基硫酸銨鹽的質(zhì)量濃度為6%-8%，所述丙酮溶液、乙醇溶液、十二烷基硫酸銨鹽溶液的體積比為10-20:12-25:1-2，所述水瓜藤顆粒與溶液A的料液比為1:10-14g/mL；S4：將步驟S3制得的預(yù)處理的水瓜藤顆粒放入超聲波反應(yīng)器中，加入溶液B混合均勻，調(diào)節(jié)pH為1.5-1.8，加熱至73-78℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為300-400r/min下處理1-1.6h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得糖液；所述溶液B為碳基磺酸鈉、硫酸的混合液，所述碳基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為5%-7%，所述硫酸的質(zhì)量濃度為4%-6%，所述碳基磺酸鈉溶液、硫酸溶液的體積比為6-10:5-8，所述預(yù)處理的水瓜藤顆粒與溶液B的料液比為1:5-8g/mL；S5：將步驟S4制得的糖液接入酵母菌，添加尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣，控制溫度為26-28℃下發(fā)酵，經(jīng)脫水制得乙醇；所述酵母菌質(zhì)量為糖液質(zhì)量的9%-11%，所述尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣質(zhì)量分別為糖液質(zhì)量的0.18%-0.22%、0.02%-0.04%、0.16%-0.21%、0.08%-0.12%、0.14%-0.16%。下面通過(guò)更具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施例1一種利用水瓜藤制備乙醇的方法，包括以下步驟：S1：采用濃度為12%的食鹽水漂洗水瓜藤2.5h，漂洗后將水瓜藤放在溫度為92-105℃下烘干至含水量≤10%，制得干水瓜藤；S2：將步驟S1制得的干水瓜藤粉碎，過(guò)150目篩子，制得水瓜藤顆粒；S3：將步驟S2制得的水瓜藤顆粒放入微波反應(yīng)器中，加入溶液A混合均勻，加熱至65℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min下預(yù)處理0.8h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得預(yù)處理的水瓜藤顆粒；所述溶液A為丙酮、乙醇、十二烷基硫酸銨鹽的混合液，所述丙酮的質(zhì)量濃度為9%，所述乙醇的質(zhì)量濃度為70%，所述十二烷基硫酸銨鹽的質(zhì)量濃度為7%，所述丙酮溶液、乙醇溶液、十二烷基硫酸銨鹽溶液的體積比為15:18:1，所述水瓜藤顆粒與溶液A的料液比為1:12g/mL；S4：將步驟S3制得的預(yù)處理的水瓜藤顆粒放入超聲波反應(yīng)器中，加入溶液B混合均勻，調(diào)節(jié)pH為1.6，加熱至75℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min下處理1.4h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得糖液；所述溶液B為碳基磺酸鈉、硫酸的混合液，所述碳基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為6%，所述硫酸的質(zhì)量濃度為5%，所述碳基磺酸鈉溶液、硫酸溶液的體積比為8:6，所述預(yù)處理的水瓜藤顆粒與溶液B的料液比為1:7g/mL；S5：將步驟S4制得的糖液接入酵母菌，添加尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣，控制溫度為27℃下發(fā)酵，經(jīng)脫水制得乙醇；所述酵母菌質(zhì)量為糖液質(zhì)量的10%，所述尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣質(zhì)量分別為糖液質(zhì)量的0.2%、0.03%、0.2%、0.1%、0.15%。實(shí)施例2一種利用水瓜藤制備乙醇的方法，包括以下步驟：S1：采用濃度為10%的食鹽水漂洗水瓜藤3h，漂洗后將水瓜藤放在溫度為92-105℃下烘干至含水量≤10%，制得干水瓜藤；S2：將步驟S1制得的干水瓜藤粉碎，過(guò)120目篩子，制得水瓜藤顆粒；S3：將步驟S2制得的水瓜藤顆粒放入微波反應(yīng)器中，加入溶液A混合均勻，加熱至63℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min下預(yù)處理0.9h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得預(yù)處理的水瓜藤顆粒；所述溶液A為丙酮、乙醇、十二烷基硫酸銨鹽的混合液，所述丙酮的質(zhì)量濃度為8%，所述乙醇的質(zhì)量濃度為60%，所述十二烷基硫酸銨鹽的質(zhì)量濃度為6%，所述丙酮溶液、乙醇溶液、十二烷基硫酸銨鹽溶液的體積比為10:12:1，所述水瓜藤顆粒與溶液A的料液比為1:10g/mL；S4：將步驟S3制得的預(yù)處理的水瓜藤顆粒放入超聲波反應(yīng)器中，加入溶液B混合均勻，調(diào)節(jié)pH為1.5，加熱至73℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min下處理1.6h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得糖液；所述溶液B為碳基磺酸鈉、硫酸的混合液，所述碳基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為5%，所述硫酸的質(zhì)量濃度為4%，所述碳基磺酸鈉溶液、硫酸溶液的體積比為6:5，所述預(yù)處理的水瓜藤顆粒與溶液B的料液比為1:5g/mL；S5：將步驟S4制得的糖液接入酵母菌，添加尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣，控制溫度為26℃下發(fā)酵，經(jīng)脫水制得乙醇；所述酵母菌質(zhì)量為糖液質(zhì)量的9%，所述尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣質(zhì)量分別為糖液質(zhì)量的0.18%、0.02%、0.16%、0.08%、0.14%。實(shí)施例3一種利用水瓜藤制備乙醇的方法，包括以下步驟：S1：采用濃度為15%的食鹽水漂洗水瓜藤2h，漂洗后將水瓜藤放在溫度為92-105℃下烘干至含水量≤10%，制得干水瓜藤；S2：將步驟S1制得的干水瓜藤粉碎，過(guò)200目篩子，制得水瓜藤顆粒；S3：將步驟S2制得的水瓜藤顆粒放入微波反應(yīng)器中，加入溶液A混合均勻，加熱至66℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min下預(yù)處理0.7h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得預(yù)處理的水瓜藤顆粒；所述溶液A為丙酮、乙醇、十二烷基硫酸銨鹽的混合液，所述丙酮的質(zhì)量濃度為10%，所述乙醇的質(zhì)量濃度為80%，所述十二烷基硫酸銨鹽的質(zhì)量濃度為8%，所述丙酮溶液、乙醇溶液、十二烷基硫酸銨鹽溶液的體積比為20:25:2，所述水瓜藤顆粒與溶液A的料液比為1:14g/mL；S4：將步驟S3制得的預(yù)處理的水瓜藤顆粒放入超聲波反應(yīng)器中，加入溶液B混合均勻，調(diào)節(jié)pH為1.8，加熱至78℃，在攪拌轉(zhuǎn)速為400r/min下處理1h，接著冷卻至室溫后過(guò)濾，制得糖液；所述溶液B為碳基磺酸鈉、硫酸的混合液，所述碳基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為7%，所述硫酸的質(zhì)量濃度為6%，所述碳基磺酸鈉溶液、硫酸溶液的體積比為10:8，所述預(yù)處理的水瓜藤顆粒與溶液B的料液比為1:8g/mL；S5：將步驟S4制得的糖液接入酵母菌，添加尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣，控制溫度為28℃下發(fā)酵，經(jīng)脫水制得乙醇；所述酵母菌質(zhì)量為糖液質(zhì)量的11%，所述尿素、玉米粉、磷酸二氫鈉、硝酸鎂、氯化鈣質(zhì)量分別為糖液質(zhì)量的0.22%、0.04%、0.21%、0.12%、0.16%。取出適量實(shí)施例1-3的糖液煮沸、滅活，并適度稀釋，用DNS比色定糖法測(cè)定發(fā)酵糖含量，并計(jì)算糖得率；同時(shí)檢測(cè)實(shí)施例1-3的方法制備乙醇得率和純度，結(jié)果如下表所示：實(shí)施例糖得率，%乙醇得率，%乙醇純度，%193.5486.3699.54292.1785.6499.5393.7386.8599.61由上表可知，由本發(fā)明實(shí)施例1-3的方法制得的糖得率為92.17%-93.73%，乙醇得率為85.64%-86.85%，乙醇純度為99.5%-99.61%，說(shuō)明了糖轉(zhuǎn)化率高，采用本發(fā)明的方法可高產(chǎn)乙醇。以上內(nèi)容不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明，對(duì)于本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的專利保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3