一種纖維素乙醇的生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種纖維素己醇的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前纖維素己醇生產(chǎn)過程中的預(yù)處理環(huán)節(jié)采用的方法有蒸汽爆破法、氨纖爆破 法、二氧化碳爆破法、濕氧化法、過氧化物法、二氧化硫法等多種方法。但無論是哪種方法， 處理后的物料抑均會較低，而對物料進行酶水解最重要的條件是合適的酶水解pH,因此要 對酶水解過程的物料進行抑調(diào)節(jié)。此外，纖維素己醇生產(chǎn)過程中，酶水解后的糖液通過微 生物轉(zhuǎn)化成己醇，即生物發(fā)酵轉(zhuǎn)化過程，該過程中，微生物對發(fā)酵膠液的條件敏感，特別是 抑條件，抑值過高容易染菌，過低影響微生物酶活性。
[0003] W上兩個階段的抑值調(diào)節(jié)使用的堿類有很多種，根據(jù)不同的目標(biāo)可選擇性地使 用。目前調(diào)節(jié)抑的堿類有化0H溶液、固體化0H、氨水、氨氧化巧、氧化巧等，其中W化0H溶 液、固體化0H和氨水為主要用堿。然而，現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)纖維素己醇的過程中，為提供酶水解 和發(fā)酵過程優(yōu)異的抑條件，各種堿的單獨使用會導(dǎo)致發(fā)酵后待提純的物料中雜質(zhì)含量較 高，影響纖維素己醇的質(zhì)量，特別是會降低己醇的產(chǎn)量，此外，現(xiàn)有生產(chǎn)纖維素己醇的方法 生產(chǎn)成本高、污水處理壓力大造成環(huán)境污染等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的纖維素己醇生產(chǎn)過程所存在的上述缺陷，提供一種 既能夠保證纖維素己醇具有較高的產(chǎn)量，又能夠有效降低生產(chǎn)成本和環(huán)境污染的纖維素己 醇的生產(chǎn)方法。
[0005] 本發(fā)明提供了一種纖維素己醇的生產(chǎn)方法，其中，該方法包括W下步驟：
[0006] 1)將纖維素原料進行預(yù)處理，得到含水物料；
[0007] 2)用氨水將步驟1)得到的含水物料調(diào)節(jié)抑值至4-6,然后進行酶水解處理，得到 膠液；
[000引扣用堿劑將步驟。得到的膠液調(diào)節(jié)抑值至4-6,然后進行發(fā)酵處理，得到含己 醇的物料，并從該含己醇的物料中分離出己醇，其中，所述堿劑為氨氧化鋼、氨氧化鐘、碳酸 鋼、氧化巧和氨氧化巧中的至少一種。
[0009] 在傳統(tǒng)的纖維素己醇的生產(chǎn)方法中，通常采用化0H等堿劑來調(diào)節(jié)待酶水解的含 水物料的抑值，然而，由于酶水解過程中會消耗大量的堿，導(dǎo)致酶水解過程的抑值波動幅 度較大，從而加大了酶水解過程穩(wěn)定性的控制難度。在本發(fā)明所述的方法中，用于調(diào)節(jié)待酶 水解的含水物料的抑值的氨水能夠起到緩沖的作用，具體地，隨著酶水解過程中堿的不斷 消耗，氨水能夠不斷地向酶水解體系中提供0H-離子，送樣使得酶水解過程的抑值不會大 幅波動，從而能夠降低酶水解過程穩(wěn)定性的控制難度。而且，使用氨水調(diào)節(jié)酶水解過程的pH 值，在保證酶水解過程的高效運行的前提下，為后續(xù)發(fā)酵過程的微生物提供了氮源，省去了 添加氮源輔料的工序，既簡化了加工工序又節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0010] 此外，在本發(fā)明所述的方法中，用于調(diào)節(jié)膠液抑值的堿劑為氨氧化鋼、氨氧化鐘、 碳酸鋼、氧化巧和氨氧化巧中的至少一種，送樣可W避免向污水中引入氨氮類污染物，從而 降低了后續(xù)污水處理過程中氨氮類指標(biāo)的高負(fù)荷影響。而且，本發(fā)明中通過將用于調(diào)節(jié)含 水物料抑值的氨水和用于調(diào)節(jié)膠液抑值的堿劑的配合使用，能夠降低堿類用量。
[0011] 本發(fā)明提供的纖維素己醇的生產(chǎn)方法在保證纖維素己醇的產(chǎn)量的同時，能夠顯著 降低生產(chǎn)成本和環(huán)境污染。
[0012] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予W詳細(xì)說明。
【具體實施方式】
[0013] W下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014] 本法發(fā)明提供的纖維素己醇的生產(chǎn)方法包括W下步驟：
[0015] 1)將纖維素原料進行預(yù)處理，得到含水物料；
[0016] 2)用氨水將步驟1)得到的含水物料調(diào)節(jié)抑值至4-6,然后進行酶水解處理，得到 膠液；
[0017] 扣用堿劑將步驟。得到的膠液調(diào)節(jié)抑值至4-6,然后進行發(fā)酵處理，得到含己 醇的物料，并從該含己醇的物料中分離出己醇，其中，所述堿劑為氨氧化鋼、氨氧化鐘、碳酸 鋼、氧化巧和氨氧化巧中的至少一種。
[0018] 在本發(fā)明中，所述纖維素原料進行預(yù)處理的目的是將纖維素原料轉(zhuǎn)化成纖維素或 半纖維素，得到待酶水解的含水物料。因此，本領(lǐng)域常規(guī)使用的能夠?qū)崿F(xiàn)上述纖維素原料預(yù) 處理目的的方法均適用于本發(fā)明。通常來說，所述纖維素原料的預(yù)處理方法包括：將纖維素 原料進行擠壓脫水，W脫去所述纖維素原料的至少一部分水份，從而獲得致密的料塞；進入 反應(yīng)器內(nèi)部后將料塞打散，對打散后的纖維素原料進行一級蒸汽處理和二級蒸汽處理，得 到待酶水解的含水物料。
[0019] 在本發(fā)明中，所述含水物料進行酶水解的目的是將經(jīng)預(yù)處理得到的含有纖維素的 含水物料轉(zhuǎn)化為可發(fā)酵性糖，得到膠液。因此，本領(lǐng)域常規(guī)使用的能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明酶水解處 理目的方法均適用于本發(fā)明。具體地，酶水解步驟可W包括；將經(jīng)預(yù)處理得到的含水物料與 酶混合，進行多階段酶解，所述多階段酶解包括連續(xù)進行的主酶解階段W及主酶解階段W 后的間歇酶解階段；在主酶解階段中，向酶解罐中連續(xù)加入含水物料W及酶，然后使經(jīng)過該 主酶解階段得到的酶解產(chǎn)物分別連續(xù)流入后續(xù)階段的酶解罐中進行間歇酶解，最終得到待 發(fā)酵處理的膠液，所述膠液為含可發(fā)酵性糖的酶解液。
[0020] 所述的酶解步驟中使用的酶可W包括；纖維素酶、半纖維素酶等，其中纖維素酶包 括但不限于纖維二糖水解酶（纖維二糖水解酶I和纖維二糖水解酶II) W及內(nèi)切葡聚糖和 目-葡糖巧酶。
[0021] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，適宜的抑值條件對于酶水解處理過程是非常重 要的。在本發(fā)明中，為了獲得較高的纖維素己醇產(chǎn)量，需要將待酶水解的含水物料的抑值 調(diào)節(jié)至4-6,更優(yōu)選調(diào)節(jié)至4. 5-5. 5。為了緩慢調(diào)節(jié)酶水解過程的抑值，降低酶水解過程 的波動幅度，降低酶水解過程穩(wěn)定性的控制難度，本發(fā)明優(yōu)選使用氨水調(diào)節(jié)含水物料的抑 值。
[0022] 所述氨水的濃度可W為8-25重量％，優(yōu)選為10-23重量％。
[0023] 在本發(fā)明中，所述酶水解處理的條件沒有特別的限定，本領(lǐng)域常規(guī)使用的酶水解 條件均適用于本發(fā)明。優(yōu)選情況下，所述酶水解處理的條件包括；溫度為45-6(TC，更優(yōu)選 為49-53°C ;時間為48-84小時，更優(yōu)選為64-72小時。
[0024] 在酶水解的過程中，通常會消耗大量的0H，從而會導(dǎo)致酶水解體系的抑值下降。 為了使酶水解處理過程穩(wěn)定進行W獲得較高的己醇產(chǎn)量，優(yōu)選地，在酶水解過程中，通過添 加氨水使酶水解處理過程中的抑值與酶水解的初始抑值保持一致。酶水解的初始抑值 是指調(diào)節(jié)抑值之后的含水物料的抑值。
[00巧]在本發(fā)明中，所述膠液進行發(fā)酵處理的目的是將經(jīng)酶水解得到的可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化 為己醇，得到含己醇的物料。因此，本領(lǐng)域常規(guī)使用的能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明發(fā)酵處理目的的方法 均適用于本發(fā)明。具體地，所述發(fā)酵可W為常規(guī)使用的微生物發(fā)酵，具體地，采用種子培養(yǎng) 基將發(fā)酵微生物培養(yǎng)12-24小時，接種擴大培養(yǎng)，將擴大培養(yǎng)后的微生物移至所述膠液中 發(fā)酵24-72小時。所述發(fā)酵步驟的微生物可W包括；安琪釀酒酵母、啤酒酵母、共發(fā)酵酵母 (可利用六碳糖也可利用五碳糖的一種基因改良酵母）中的至少一種。
[0026] 為保證微生物的正常代謝，本發(fā)明用堿劑將所述膠液的抑值調(diào)節(jié)至4-6,優(yōu)選為 4. 5-5. 5, W保持發(fā)酵過程的適宜環(huán)境。
[0027] 在本發(fā)明中，發(fā)酵過程的堿類用量較小，抑值波動不大，且考慮到，在生產(chǎn)己醇過 程中全線使用氨水進行抑調(diào)節(jié)會導(dǎo)致后續(xù)污水處理過程中氨氮類指標(biāo)的高負(fù)荷影響。因 此，本發(fā)明所述調(diào)節(jié)膠液抑值的堿劑選自氨氧化鋼、氨氧化鐘、碳酸鋼、氧化巧和氨氧化巧 中的至少一種。優(yōu)選地，所述堿劑為固體氨氧化鋼或氨氧化鋼溶液，更優(yōu)選為氨氧化鋼溶 液。
[0028] 所述氨氧化