一種利用金銀花藤聯產乙醇、丙酮和丁醇的方法技術

本發明專利技術公開了一種利用金銀花藤聯產乙醇、丙酮和丁醇的方法，屬于生物質能源技術領域，所述乙醇、丙酮和丁醇是經過金銀花藤干燥、粉碎、預處理、水解、發酵等步驟制得的。本發明專利技術原材料來源廣，聯產乙醇、丙酮和丁醇成本低；本發的方法制得的糖得率為92.28%?93.01%，丁醇得率為66.61%?67.62%，丁醇純度為99.54%?99.69%，說明了糖轉化率和丁醇得率高，采用本發明專利技術的方法可高產乙醇、丙酮和丁醇；本發明專利技術的方法能聯產多種新能源，為能源緊缺問題提供了一種新的解決方案。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于生物質能源
，具體涉及一種利用金銀花藤聯產乙醇、丙酮和丁醇的方法。
技術介紹
隨著人口的增長，糧食、能源與環境是人類面臨的最主要挑戰。以纖維素原料生產可再生清潔能源日益受到廣泛關注，而以農作物廢棄物為原料生產燃料丁醇、乙醇等被認為是最有發展前景的產業。金銀花藤中蛋白質含量低但碳水化合物含量高，個別品種碳水化合物含量高達干物質的79.1%，因而是生產生物質能的優質原料。國內外對蔓藤轉化燃料丁醇、乙醇的研究已起步，目前丁醇、乙醇產率還比較低，瓶頸在于金銀花藤降解成可發酵糖的技術還不理想。因此，專利技術金銀花藤的高效降解工藝對金銀花藤的綜合開發及木質纖維素的能源化利用均具有極高的經濟價值和社會效益。利用木質纖維材料制取生物丁醇對緩解能源危機與環境惡化有重要的意義（生物質化學工程，2012，46(3)，39-44）。但在酶水解過程中，由于部分纖維素酶和半纖維素酶不可逆的以無效吸附的方式吸附在底物特別是木質素表面會導致酶活性的損失，此外纖維素本身的結晶結構和半纖維素結構的復雜性也是導致水解效率低的重要因素。在實際應用中，生物燃料丁醇由于其能夠汽油以任意比混合，又無需對車輛進行改造，且其經濟性高，可有效提高車輛的燃油效率和行駛里程。故生物燃料丁醇比生物乙醇更具優越的品質以及更高的熱值轉化率。因而，生物燃料丁醇將會更加贏得人們的青睞。傳統的生物丁醇的制備方法是以玉米、麥類、大豆等谷物糧食為原料通過發酵制備而成的。但以糧食為原料生產生物燃料不僅不能滿足社會需求，而且會危及糧食安全。有研究人員指出，即使美國種植的所有玉米和大豆都用于生產生物能源，也只能分別滿足美國社會汽油需求的12％和柴油需求的6％。而玉米和大豆首先要滿足糧食、飼料和其他經濟需求，不可能都用來生產生物燃料。國際貨幣基金組織也警告說，全球用于生物燃料的谷物生產不斷增加有可能對世界貧困產生嚴重影響。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種利用金銀花藤聯產乙醇、丙酮和丁醇的方法，以解決金銀花藤降解成可發酵糖不完全導致乙醇、丙酮和丁醇產率低等問題。本專利技術原材料來源廣，聯產乙醇、丙酮和丁醇成本低；本專利技術的方法能聯產多種新能源，為能源緊缺問題提供了一種新的解決方案。為了解決以上技術問題，本專利技術采用以下技術方案：一種利用金銀花藤聯產乙醇、丙酮和丁醇的方法，包括以下步驟：S1：采用食鹽水漂洗金銀花藤1.5-2h，漂洗后將金銀花藤放在溫度為82-104℃下烘干至含水量≤10%，制得干金銀花藤；S2：將步驟S1制得的干金銀花藤粉碎，過篩子，制得金銀花藤顆粒；S3：將步驟S2制得的金銀花藤顆粒放入微波反應器中，加入溶液A混合均勻，加熱至56-66℃，在攪拌轉速為100-400r/min下預處理0.6-1.8h，接著冷卻至室溫后過濾，制得預處理的金銀花藤顆粒；所述溶液A為丁酮、乙醇、磷酸銨鹽的混合液，所述丁酮的質量濃度為8%-10%，所述乙醇的質量濃度為60%-80%，所述磷酸銨鹽的質量濃度為6%-8%，所述丁酮溶液、乙醇溶液、磷酸銨鹽溶液的體積比為10-20:12-25:1-2，所述金銀花藤顆粒與溶液A的料液比為1:10-14g/mL；S4：將步驟S3制得的預處理的金銀花藤顆粒放入超聲波反應器中，加入溶液B混合均勻，調節pH為1.2-1.8，加熱至68-75℃，在攪拌轉速為100-500r/min下處理1.2-2.5h，接著冷卻至室溫后過濾，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量濃度為5%-7%，所述硫酸的質量濃度為4%-6%，所述碳基磺酸鈉溶液、硫酸溶液的體積比為6-10:5-8，所述預處理的金銀花藤顆粒與溶液B的料液比為1:4-8g/mL；S5：將步驟S4制得的糖液接入拜氏梭菌ATCC55025，添加酵母粉、蛋白、脂肪、丙酸銨、維生素、磷酸氫二鉀、氯化鎂、氯化鈣，調節pH為5.4-6.6，控制溫度為28-32℃下發酵60-90h，制得乙醇、丙酮和丁醇；所述拜氏梭菌ATCC55025質量為糖液質量的4%-8%，所述酵母粉、蛋白、脂肪、丙酸銨、維生素、磷酸氫二鉀、氯化鎂、氯化鈣質量分別為糖液質量的0.03%-2%、0.02%-0.5%、0.02%-0.5%、0.04%-0.6%、0.04%-0.5%、0.16%-0.24%、0.09%-0.14%、0.1%-0.2%。進一步地，步驟S1中所述食鹽水的濃度為18%-25%。進一步地，步驟S2中所述篩子的目數為120-180。進一步地，步驟S3中所述金銀花藤顆粒在微波反應器中預處理的溫度為66℃，在攪拌轉速為400r/min下預處理0.6h。進一步地，步驟S3中所述金銀花藤顆粒與溶液A的料液比為1:12g/mL。進一步地，步驟S4中所述預處理的金銀花藤顆粒在超聲波反應器處理的pH為1.8，加熱至75℃，在攪拌轉速為500r/min下處理1.2h。進一步地，步驟S4中所述預處理的金銀花藤顆粒與溶液B的料液比為1:6g/mL。進一步地，步驟S5中所述拜氏梭菌ATCC55025質量為糖液質量的6%，所述酵母粉、蛋白、脂肪、丙酸銨、維生素、磷酸氫二鉀、氯化鎂、氯化鈣質量分別為糖液質量的1%、0.25%、0.25%、0.3%、0.25%、0.2%、0.2%、0.15%。本專利技術具有以下有益效果：（1）本專利技術原材料來源廣，聯產乙醇、丙酮和丁醇成本低；（2）本專利技術制備工藝簡單，投入少，適合大規模的推廣和應用；（3）可避免微生物酶發酵制糖工藝的不確定性，降低了技術風險；（4）糖轉化率高，產生的殘渣量少，是綠色環保型工藝；（5）水解溫度較低，能源消耗少，有利于相關技術的推廣和應用；（6）本發的方法制得的糖得率為92.28%-93.01%，丁醇得率為66.61%-67.62%，丁醇純度為99.54%-99.69%，說明了糖轉化率和丁醇得率高，因此，采用本專利技術的方法可高產乙醇、丙酮和丁醇；（7）本專利技術的方法能聯產多種新能源，為能源緊缺問題提供了一種新的解決方案。【具體實施方式】為便于更好地理解本專利技術，通過以下實施例加以說明，這些實施例屬于本專利技術的保護范圍，但不限制本專利技術的保護范圍。在實施例中，所述利用金銀花藤聯產乙醇、丙酮和丁醇的方法，包括以下步驟：S1：采用濃度為18%-25%的食鹽水漂洗金銀花藤1.5-2h，漂洗后將金銀花藤放在溫度為82-104℃下烘干至含水量≤10%，制得干金銀花藤；S2：將步驟S1制得的干金銀花藤粉碎，過120-180目篩子，制得金銀花藤顆粒；S3：將步驟S2制得的金銀花藤顆粒放入微波反應器中，加入溶液A混合均勻，加熱至56-66℃，在攪拌轉速為100-400r/min下預處理0.6-1.8h，接著冷卻至室溫后過濾，制得預處理的金銀花藤顆粒；所述溶液A為丁酮、乙醇、磷酸銨鹽的混合液，所述丁酮的質量濃度為8%-10%，所述乙醇的質量濃度為60%-80%，所述磷酸銨鹽的質量濃度為6%-8%，所述丁酮溶液、乙醇溶液、磷酸銨鹽溶液的體積比為10-20:12-25:1-2，所述金銀花藤顆粒與溶液A的料液比為1:10-15g/mL；S4：將步驟S3制得的預處理的金銀花藤顆粒放入超聲波反應器中，加入溶液B混合均勻，調節pH為1.2-1.8，加熱至6本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用金銀花藤聯產乙醇、丙酮和丁醇的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：采用食鹽水漂洗金銀花藤1.5?2h，漂洗后將金銀花藤放在溫度為82?104℃下烘干至含水量≤10%，制得干金銀花藤；S2：將步驟S1制得的干金銀花藤粉碎，過篩子，制得金銀花藤顆粒；S3：將步驟S2制得的金銀花藤顆粒放入微波反應器中，加入溶液A混合均勻，加熱至56?66℃，在攪拌轉速為100?400r/min下預處理0.6?1.8h，接著冷卻至室溫后過濾，制得預處理的金銀花藤顆粒；所述溶液A為丁酮、乙醇、磷酸銨鹽的混合液，所述丁酮的質量濃度為8%?10%，所述乙醇的質量濃度為60%?80%，所述磷酸銨鹽的質量濃度為6%?8%，所述丁酮溶液、乙醇溶液、磷酸銨鹽溶液的體積比為10?20:12?25:1?2，所述金銀花藤顆粒與溶液A的料液比為1:10?14g/mL；S4：將步驟S3制得的預處理的金銀花藤顆粒放入超聲波反應器中，加入溶液B混合均勻，調節pH為1.2?1.8，加熱至68?75℃，在攪拌轉速為100?500r/min下處理1.2?2.5h，接著冷卻至室溫后過濾，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量濃度為5%?7%，所述硫酸的質量濃度為4%?6%，所述碳基磺酸鈉溶液、硫酸溶液的體積比為6?10:5?8，所述預處理的金銀花藤顆粒與溶液B的料液比為1:4?8g/mL；S5：將步驟S4制得的糖液接入拜氏梭菌ATCC55025，添加酵母粉、蛋白、脂肪、丙酸銨、維生素、磷酸氫二鉀、氯化鎂、氯化鈣，調節pH為5.4?6.6，控制溫度為28?32℃下發酵60?90h，制得乙醇、丙酮和丁醇；所述拜氏梭菌ATCC55025質量為糖液質量的4%?8%，所述酵母粉、蛋白、脂肪、丙酸銨、維生素、磷酸氫二鉀、氯化鎂、氯化鈣質量分別為糖液質量的0.03%?2%、0.02%?0.5%、0.02%?0.5%、0.04%?0.6%、0.04%?0.5%、0.16%?0.24%、0.09%?0.14%、0.1%?0.2%。...

【技術特征摘要】
1.一種利用金銀花藤聯產乙醇、丙酮和丁醇的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：采用食鹽水漂洗金銀花藤1.5-2h，漂洗后將金銀花藤放在溫度為82-104℃下烘干至含水量≤10%，制得干金銀花藤；S2：將步驟S1制得的干金銀花藤粉碎，過篩子，制得金銀花藤顆粒；S3：將步驟S2制得的金銀花藤顆粒放入微波反應器中，加入溶液A混合均勻，加熱至56-66℃，在攪拌轉速為100-400r/min下預處理0.6-1.8h，接著冷卻至室溫后過濾，制得預處理的金銀花藤顆粒；所述溶液A為丁酮、乙醇、磷酸銨鹽的混合液，所述丁酮的質量濃度為8%-10%，所述乙醇的質量濃度為60%-80%，所述磷酸銨鹽的質量濃度為6%-8%，所述丁酮溶液、乙醇溶液、磷酸銨鹽溶液的體積比為10-20:12-25:1-2，所述金銀花藤顆粒與溶液A的料液比為1:10-14g/mL；S4：將步驟S3制得的預處理的金銀花藤顆粒放入超聲波反應器中，加入溶液B混合均勻，調節pH為1.2-1.8，加熱至68-75℃，在攪拌轉速為100-500r/min下處理1.2-2.5h，接著冷卻至室溫后過濾，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量濃度為5%-7%，所述硫酸的質量濃度為4%-6%，所述碳基磺酸鈉溶液、硫酸溶液的體積比為6-10:5-8，所述預處理的金銀花藤顆粒與溶液B的料液比為1:4-8g/mL；S5：將步驟S4制得的糖液接入拜氏梭菌ATCC55025，添加酵母粉、蛋白、脂肪、丙酸銨、維生素、磷酸氫二鉀、氯化鎂、氯化鈣，調節pH為5.4-6.6，控制溫度為28-32℃下發酵60-90h，制得乙醇、丙酮和丁醇；所述拜氏梭菌ATCC55025質量為糖液質量的4%-8%，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：覃央央，
申請(專利權)人：廣西南寧榮威德新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：廣西;45