本發(fā)明涉及生物質(zhì)燃料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇及其制備方法。
背景技術(shù)：
：能源是一個(gè)國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，能源短缺也是制約一國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。隨著全球資源、能源、環(huán)境問題的突出和全球氣候變暖趨勢的加強(qiáng)，尋找清潔、可再生能源成為人類的必由之路，其中燃料乙醇憑借獨(dú)特的優(yōu)勢成為首選。由于糧食乙醇的發(fā)展受到土地、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食供給和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等各方面的制約，利用豐富的木材、禾草等植物纖維原料，尤其是廉價(jià)的農(nóng)林廢棄物經(jīng)生物轉(zhuǎn)化制取燃料乙醇，即纖維素乙醇，成為解決能源和環(huán)境問題的有效途徑之一，是當(dāng)前世界各國研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。木質(zhì)纖維素(lignoccllulose)是指自然界生長的、未經(jīng)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(zhì)素、蛋白質(zhì)、水、灰分等物質(zhì)，地球上每年大約形成1000億噸木質(zhì)纖維素，是自然界分布最廣、含量最多、價(jià)格低廉而又可再生的資源。在中國僅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中形成的農(nóng)業(yè)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(huán)境，如果能將其轉(zhuǎn)化為可利用的能源---燃料乙醇，將具有重大的意義和廣闊的前景。植物秸稈發(fā)酵生產(chǎn)乙醇一般采用兩步發(fā)酵法，即先將預(yù)處理后的植物纖維素原料水解為還原糖，然后再利用還原糖發(fā)酵得到乙醇。植物秸稈水解糖中主要含有葡萄糖和木糖，不同水解糖中兩者比例有很大差異。植物秸稈發(fā)酵生產(chǎn)乙醇關(guān)鍵是提高菌體對(duì)糖類物質(zhì)的的利用率，進(jìn)而提高乙醇得率?，F(xiàn)階段，我國的能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都面臨著新的調(diào)整和突破，舊的能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正被以使用新型的、清潔能源為主的新型產(chǎn)業(yè)逐步替代。加快生物質(zhì)能源工程項(xiàng)目的發(fā)展是急需研究的課題。急需克服在利用農(nóng)作物秸稈制作燃料乙醇生產(chǎn)中的調(diào)控難度大，乙醇產(chǎn)率低，生產(chǎn)成本高，還難以投入大規(guī)模商業(yè)化發(fā)酵的不足。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇，該生態(tài)環(huán)保生物乙醇燃燒率高、易點(diǎn)燃、無黑煙、無異味、對(duì)環(huán)境無污染、燃燒后殘?jiān)?，同時(shí)本發(fā)明提供的制備方法采用大量農(nóng)業(yè)廢料，材料成本較低、原料易得，實(shí)現(xiàn)了植物材料的循環(huán)利用與綜合利用，降低了環(huán)境的污染，同時(shí)依次酶解和己糖、戊糖發(fā)酵的高效進(jìn)行，乙醇制得率較高，工藝簡明，具有較高的使用價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇，包括以下重量份的原料：溶劑700-900份、稻草秸稈20-30份、小麥秸稈15-25份、玉米秸稈25-35份、棉花秸稈5-15份、油菜秸稈25-35份、甘蔗渣25-35份、糠麩皮10-20份、玉米芯20-30份、發(fā)酵添加液80-150份、卵磷脂25-35份、硫酸錳10-20份。優(yōu)選地，所述生態(tài)環(huán)保生物乙醇包括以下重量份的原料：溶劑800份、稻草秸稈25份、小麥秸稈20份、玉米秸稈30份、棉花秸稈10份、油菜秸稈30份、甘蔗渣30份、糠麩皮15份、玉米芯25份、發(fā)酵添加液110份、卵磷脂30份、硫酸錳15份。優(yōu)選地，所述溶劑為甲酸溶液、乙酸溶液、植酸溶液按照重量比15:10:1組成的混合物；所述草酸溶液、乙酸溶液、植酸溶液的濃度分別為85%、36%、0.13%。優(yōu)選地，所述發(fā)酵添加液為半胱氨酸、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、煙酰胺、水按照重量比2:4:2.5:3:4.5:3:3.5:3:3.5:2.5:200的混合水溶液。優(yōu)選地，所述卵磷脂為工業(yè)用濃度為60%的卵磷脂液體。本發(fā)明還提供了一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將稻草秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈、油菜秸稈、甘蔗渣、糠麩皮、玉米芯、曬干，加入高速粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑在1-4cm的顆粒，再將溶劑的70%加入水解反應(yīng)器中加熱到80-100℃，投入粉碎和的顆粒，保持溫度在120-130℃下水解40-80分鐘的到水解后的混合液a；步驟二，將步驟一制得的混合液a趁熱送入逆流洗滌器中，用剩余的溶劑逆流洗滌，被洗滌物即為纖維素和半纖維素，再用無離子水洗滌，洗凈溶劑，得到純凈纖維素和半纖維素；步驟三，將步驟二制得的純凈纖維素和半纖維素加入纖維素酶混合，加入水、適量稀硫酸至底物w/v濃度5-15％，ph值在4.0-6.0，用保鮮膜封口，于45-55℃條件下，搖床酶解反應(yīng)48-72h，將反應(yīng)后的混合物離心固液分離，清液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮成糖液b，其中葡萄糖濃度為100-200g/l；步驟四，將步驟三制得的糖液b加入發(fā)酵添加液的50%、卵磷脂的60%、硫酸錳的70%，用耐高溫型釀酒高活性酵母液于35-37℃條件下厭氧發(fā)酵36-48h，將己糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇；將醪液加入剩余的發(fā)酵添加液、卵磷脂、硫酸錳；再用樹干畢赤酵母于30-35℃條件下限制性供氧發(fā)酵醪液60-80h，將戊糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇。優(yōu)選地，所述生態(tài)環(huán)保生物乙醇制備步驟為：步驟一，將稻草秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈、油菜秸稈、甘蔗渣、糠麩皮、玉米芯、曬干，加入高速粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑在1-4cm的顆粒，再將溶劑的70%加入水解反應(yīng)器中加熱到90℃，投入粉碎和的顆粒，保持溫度在125℃下水解60分鐘的到水解后的混合液a；步驟二，將步驟一制得的混合液a趁熱送入逆流洗滌器中，用剩余的溶劑逆流洗滌，被洗滌物即為纖維素和半纖維素，再用無離子水洗滌，洗凈溶劑，得到純凈纖維素和半纖維素；步驟三，將步驟二制得的純凈纖維素和半纖維素加入纖維素酶混合，加入水、適量稀硫酸至底物w/v濃度10％，ph值在5.0，用保鮮膜封口，于50℃條件下，搖床酶解反應(yīng)60h，將反應(yīng)后的混合物離心固液分離，清液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮成糖液b，其中葡萄糖濃度為150g/l；步驟四，將步驟三制得的糖液b加入發(fā)酵添加液的50%、卵磷脂的60%、硫酸錳的70%，用耐高溫型釀酒高活性酵母液于36℃條件下厭氧發(fā)酵42h，將己糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇；將醪液加入剩余的發(fā)酵添加液、卵磷脂、硫酸錳；再用樹干畢赤酵母于33℃條件下限制性供氧發(fā)酵醪液70h，將戊糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇。優(yōu)選地，所述步驟二中的纖維素酶的添加量為：按每克纖維素添加12fpiu的纖維素酶；所述纖維素酶為纖維素酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按重量比1:1.25:6.35組成的混合酶。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：（1）本發(fā)明的一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇對(duì)原材料應(yīng)用酸性溶劑進(jìn)行預(yù)處理，，植物生物質(zhì)在溶解過程中發(fā)生水解，木質(zhì)素完全溶解，纖維素、半纖維素不被溶解。溶劑本身易于回收能重復(fù)利用，木質(zhì)纖維原料三組分最大得率的分離，使木質(zhì)纖維素得以綜合利用，大大增加了后續(xù)酶處理時(shí)反應(yīng)的效率。（2）本發(fā)明的一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇添加了卵磷脂和硫酸錳，能夠有效提高乙醇的制得率和產(chǎn)量，提高了噸植物纖維原料的乙醇產(chǎn)量，降低了噸乙醇的原料成本。（3）本發(fā)明的一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇主料采用了大量的農(nóng)業(yè)秸稈等廢料，一方面降低了材料的成本，最大限度的利用了資源，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展，另一方面有效解決了農(nóng)村秸稈廢料直接燃燒產(chǎn)生的有害氣體和固體顆粒物對(duì)空氣的污染，保護(hù)了環(huán)境。（4）本發(fā)明的一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇的制備方法中采用的順序發(fā)酵兼顧了高濃度己糖發(fā)酵和戊糖發(fā)酵，清液濃縮后的高濃度己糖發(fā)酵在工業(yè)規(guī)模上無需攪拌，其獲得的高乙醇濃度的醪液可降低后續(xù)乙醇蒸餾的蒸汽消耗，并且己糖發(fā)酵的高乙醇得率保證了高的噸植物纖維原料的乙醇產(chǎn)量；后續(xù)的戊糖發(fā)酵進(jìn)一步提高了乙醇產(chǎn)量，降低了原料成本，增加了單位重量的原材料的乙醇制得率，節(jié)約了資源，保護(hù)了環(huán)境。（5）本發(fā)明的一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇的制備方法成本較低、原料易得，實(shí)現(xiàn)了植物材料的循環(huán)利用與綜合利用，降低了環(huán)境的污染，同時(shí)依次酶解和己糖、戊糖發(fā)酵的高效進(jìn)行，乙醇制得率較高，工藝簡明，具有較高的使用價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1.本實(shí)施例的生態(tài)環(huán)保生物乙醇，包括以下重量份的原料：溶劑700份、稻草秸稈20份、小麥秸稈15份、玉米秸稈25份、棉花秸稈5份、油菜秸稈25份、甘蔗渣25份、糠麩皮10份、玉米芯20份、發(fā)酵添加液80份、卵磷脂25份、硫酸錳10份。本實(shí)施例中溶劑為甲酸溶液、乙酸溶液、植酸溶液按照重量比15:10:1組成的混合物；所述草酸溶液、乙酸溶液、植酸溶液的濃度分別為85%、36%、0.13%。本實(shí)施例中發(fā)酵添加液為半胱氨酸、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、煙酰胺、水按照重量比2:4:2.5:3:4.5:3:3.5:3:3.5:2.5:200的混合水溶液。本實(shí)施例中卵磷脂為工業(yè)用濃度為60%的卵磷脂液體。本實(shí)施例的生態(tài)環(huán)保生物乙醇的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將稻草秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈、油菜秸稈、甘蔗渣、糠麩皮、玉米芯、曬干，加入高速粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑在1-4cm的顆粒，再將溶劑的70%加入水解反應(yīng)器中加熱到80℃，投入粉碎和的顆粒，保持溫度在120℃下水解80分鐘的到水解后的混合液a；步驟二，將步驟一制得的混合液a趁熱送入逆流洗滌器中，用剩余的溶劑逆流洗滌，被洗滌物即為纖維素和半纖維素，再用無離子水洗滌，洗凈溶劑，得到純凈纖維素和半纖維素；步驟三，將步驟二制得的純凈纖維素和半纖維素加入纖維素酶混合，加入水、適量稀硫酸至底物w/v濃度15％，ph值在6.0，用保鮮膜封口，于55℃條件下，搖床酶解反應(yīng)48h，將反應(yīng)后的混合物離心固液分離，清液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮成糖液b，其中葡萄糖濃度為100-200g/l；步驟四，將步驟三制得的糖液b加入發(fā)酵添加液的50%、卵磷脂的60%、硫酸錳的70%，用耐高溫型釀酒高活性酵母液于35℃條件下厭氧發(fā)酵48h，將己糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇；將醪液加入剩余的發(fā)酵添加液、卵磷脂、硫酸錳；再用樹干畢赤酵母于30℃條件下限制性供氧發(fā)酵醪液80h，將戊糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇。本實(shí)施例步驟二中的纖維素酶的添加量為：按每克纖維素添加12fpiu的纖維素酶；所述纖維素酶為纖維素酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按重量比1:1.25:6.35組成的混合酶。實(shí)施例2.本實(shí)施例的生態(tài)環(huán)保生物乙醇，包括以下重量份的原料：溶劑900份、稻草秸稈30份、小麥秸稈25份、玉米秸稈35份、棉花秸稈15份、油菜秸稈35份、甘蔗渣35份、糠麩皮20份、玉米芯30份、發(fā)酵添加液150份、卵磷脂35份、硫酸錳20份。本實(shí)施例中溶劑為甲酸溶液、乙酸溶液、植酸溶液按照重量比15:10:1組成的混合物；所述草酸溶液、乙酸溶液、植酸溶液的濃度分別為85%、36%、0.13%。本實(shí)施例中發(fā)酵添加液為半胱氨酸、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、煙酰胺、水按照重量比2:4:2.5:3:4.5:3:3.5:3:3.5:2.5:200的混合水溶液。本實(shí)施例中卵磷脂為工業(yè)用濃度為60%的卵磷脂液體。本實(shí)施例的生態(tài)環(huán)保生物乙醇的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將稻草秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈、油菜秸稈、甘蔗渣、糠麩皮、玉米芯、曬干，加入高速粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑在1-4cm的顆粒，再將溶劑的70%加入水解反應(yīng)器中加熱到100℃，投入粉碎和的顆粒，保持溫度在130℃下水解40分鐘的到水解后的混合液a；步驟二，將步驟一制得的混合液a趁熱送入逆流洗滌器中，用剩余的溶劑逆流洗滌，被洗滌物即為纖維素和半纖維素，再用無離子水洗滌，洗凈溶劑，得到純凈纖維素和半纖維素；步驟三，將步驟二制得的純凈纖維素和半纖維素加入纖維素酶混合，加入水、適量稀硫酸至底物w/v濃度15％，ph值在6.0，用保鮮膜封口，于55℃條件下，搖床酶解反應(yīng)48h，將反應(yīng)后的混合物離心固液分離，清液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮成糖液b，其中葡萄糖濃度為100-200g/l；步驟四，將步驟三制得的糖液b加入發(fā)酵添加液的50%、卵磷脂的60%、硫酸錳的70%，用耐高溫型釀酒高活性酵母液于37℃條件下厭氧發(fā)酵36h，將己糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇；將醪液加入剩余的發(fā)酵添加液、卵磷脂、硫酸錳；再用樹干畢赤酵母于35℃條件下限制性供氧發(fā)酵醪液60h，將戊糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇。本實(shí)施例步驟二中的纖維素酶的添加量為：按每克纖維素添加12fpiu的纖維素酶；所述纖維素酶為纖維素酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按重量比1:1.25:6.35組成的混合酶。實(shí)施例3.本實(shí)施例的生態(tài)環(huán)保生物乙醇，包括以下重量份的原料：溶劑800份、稻草秸稈25份、小麥秸稈20份、玉米秸稈30份、棉花秸稈10份、油菜秸稈30份、甘蔗渣30份、糠麩皮15份、玉米芯25份、發(fā)酵添加液110份、卵磷脂30份、硫酸錳15份。本實(shí)施例中溶劑為甲酸溶液、乙酸溶液、植酸溶液按照重量比15:10:1組成的混合物；所述草酸溶液、乙酸溶液、植酸溶液的濃度分別為85%、36%、0.13%。本實(shí)施例中發(fā)酵添加液為半胱氨酸、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、煙酰胺、水按照重量比2:4:2.5:3:4.5:3:3.5:3:3.5:2.5:200的混合水溶液。本實(shí)施例中卵磷脂為工業(yè)用濃度為60%的卵磷脂液體。本實(shí)施例的生態(tài)環(huán)保生物乙醇的制備方法，包括以下步驟：步驟一，將稻草秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈、棉花秸稈、油菜秸稈、甘蔗渣、糠麩皮、玉米芯、曬干，加入高速粉碎機(jī)中，粉碎成粒徑在1-4cm的顆粒，再將溶劑的70%加入水解反應(yīng)器中加熱到90℃，投入粉碎和的顆粒，保持溫度在125℃下水解60分鐘的到水解后的混合液a；步驟二，將步驟一制得的混合液a趁熱送入逆流洗滌器中，用剩余的溶劑逆流洗滌，被洗滌物即為纖維素和半纖維素，再用無離子水洗滌，洗凈溶劑，得到純凈纖維素和半纖維素；步驟三，將步驟二制得的純凈纖維素和半纖維素加入纖維素酶混合，加入水、適量稀硫酸至底物w/v濃度10％，ph值在5.0，用保鮮膜封口，于50℃條件下，搖床酶解反應(yīng)60h，將反應(yīng)后的混合物離心固液分離，清液經(jīng)減壓蒸發(fā)濃縮成糖液b，其中葡萄糖濃度為150g/l；步驟四，將步驟三制得的糖液b加入發(fā)酵添加液的50%、卵磷脂的60%、硫酸錳的70%，用耐高溫型釀酒高活性酵母液于36℃條件下厭氧發(fā)酵42h，將己糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇；將醪液加入剩余的發(fā)酵添加液、卵磷脂、硫酸錳；再用樹干畢赤酵母于33℃條件下限制性供氧發(fā)酵醪液70h，將戊糖轉(zhuǎn)化為乙醇，減壓蒸餾得到乙醇。本實(shí)施例步驟二中的纖維素酶的添加量為：按每克纖維素添加12fpiu的纖維素酶；所述纖維素酶為纖維素酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按重量比1:1.25:6.35組成的混合酶。以上各實(shí)施例制備乙醇的結(jié)果測試結(jié)果如下：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3現(xiàn)有技術(shù)乙醇含量%（v/v）16.7516.4816.5315.46乙醇制得率0.500.510.510.49殘?zhí)锹?(w/v)0.080.090.080.1本發(fā)明的一種生態(tài)環(huán)保生物乙醇燃燒率高、易點(diǎn)燃、無黑煙、無異味、對(duì)環(huán)境無污染、燃燒后殘?jiān)?，本發(fā)明提供的制備方法采用大量農(nóng)業(yè)廢料，材料成本較低、原料易得，實(shí)現(xiàn)了植物材料的循環(huán)利用與綜合利用，降低了環(huán)境的污染，同時(shí)依次酶解和己糖、戊糖發(fā)酵的高效進(jìn)行，乙醇制得率較高，工藝簡明，具有較高的使用價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁12