专利名称：稻草秸秆液态发酵2,3-丁二醇生产清洁燃料的方法
技术领域：
本发明涉及一种生物酶在稻草秸秆资源生产2， 3-丁二醇清洁燃料中的应用 技术，属生物质能领域。
背景技术：
2, 3-丁二醇燃料作为可再生能源不会枯竭，并且不会引起温室效应。微生物 发酵糖可以生产2， 3-丁二醇燃料。目前在工业生产中用于发酵产2， 3-丁二醇的 微生物主要是细菌-克雷伯氏菌(刃Ww'Wh)或芽孢秆菌属(^9w77"s)等。 包括秸秆在内的含有糖类物质的生物质都可能作为2， 3-丁二醇发酵的原料，大分 子物质的利用需先经过酶的降解。生物2, 3-丁二醇作为石油的替代物，其产业链 还在继续延伸。我国有发展纤维素制2， 3-丁二醇的有利条件，每年仅稻草秸秆就 有3亿多吨(干重)，而我国粮食资源并不丰富，因此将农林废弃物转化为2， 3-丁二 醇燃料，形成产业化利用，非常适合我国的国情，从能源安全角度上看也是十分 有利的，而且可消除由焚烧秸秆造成的环境问题。
现有的秸秆(稻草秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆)资源生产2， 3-丁二醇燃料 的清洁技术，如以全秸秆为原料，无论采用酸解法或酶解法生产2， 3-丁二醇清 洁燃料；其中大量的半纤维素、木质素和灰分残留在发酵液中，带来后续废液 处理的难题至今难以解决。
发明内容
本发明的目的是以造纸工业经碱化后或液化法得到的纤维素为主要原料， 经生物工程技术处理，生产出低成本的生物2， 3-丁二醇燃料。
本发明涉及一种稻草秸秆资源2， 3-丁二醇燃料生产的清洁技术，如以全稻 草秸秆为原料采用酸解法或酶解法生产2， 3-丁二醇清洁燃料；其中大量的半纤 维素、木质素和灰分残留在发酵液中，带来后续废液处理的难题至今难以解决。 而本发明其特征在于它选用稻草为原料，通过碱法或液化法将其中大量的半纤 维素、木质素和灰分分离出，而将得到的纤维素(已聚糖)转化为葡萄糖，接入细 菌-克雷伯氏菌属(^7e力w'eWa)或芽孢秆菌属(万a^77"s)进行2, 3-丁二醇发 酵生产，以草代粮、变废为宝，降低了 2， 3-丁二醇生产成本；废液中只有少量
3的残留半纤维素、木素和灰分，即使原料水解发酵不完全，废液中固液分离容
易，还可再利用，因此减少了环境污染。每公斤稻草秸秆纤维素原料产糖液0.6kg， 发酵结束减压蒸馏提取2， 3 丁二醇燃料0.2-0.30kg。该2, 3-丁二醇燃料的生产 具有生产成本低的特点，起到开发资源保护环境的双重效果。 本发明的目的是通过下列技术方案实现的 稻草秸秆液态发酵2， 3-丁二醇生产清洁燃料的方法，其特征在于包括以下 步骤
1) 原料准备以在造纸工业中经碱化得到的秸秆中的纤维素原料、液化法 得到的秸秆中的纤维素原料或经碱化蒸煮得到的秸秆中的纤维素原料，其中纤
维素60 71%，粉碎备用；
2) 酶解取上述原料按照2 5%的加酶量加入纤维素复合酶制剂(Cellulose Multi-enzyme),在加水比按原料重量的5~7倍，pH5.5 7.0， 35~ 45°C的条件 下酶解3 5天；
3) 液态发酵；
4) 蒸馏减压蒸馏得到2， 3-丁二醇。
所述的在造纸工业中经碱化得到的秸秆中的纤维素原料的纤维素为 60~71%。
所述的在液化法得到的秸秆中的纤维素原料为60~68%。 所述液态发酵过程具体优选为按1~5%的接种量加入产酸克雷伯氏菌属细
菌菌液，菌液培养方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化钠0.5%，
加水至100ml ( W/V ),在30 4(TC保温发酵3~5天。
具体实施例方式
实施例l
造纸工业经碱化后得到的纤维素1公斤。按2%的比例加入纤维素酶，PH值 6.5，加水比5.5， 36。C酶解3天左右。然后按2%的接种量加入细菌菌液，在35 'C保温发酵3天，液态发酵过程接种产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方 法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化钠0.5%,加水至100ml ( W/V ),经过蒸馏得到2， 3-丁二醇燃料0. 24kg。 实施例2
经碱法蒸煮得到的纤维素1公斤。按3%的比例加入纤维素酶，在PH值6.0，加水比6.0， 38。C酶解4天左右。然后按3%的接种量加入细菌菌液，在36"C保 温发酵3天，液态发酵过程接种产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方法； 牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%,氯化钠0.5°/。，加水至100ml ( W/V ),经 过减压蒸馏得到2， 3-丁二醇燃料0. 26kg。 实施例3
液化法得到的纤维素1公斤。按3%的比例加入纤维素酶，在加水比6.0， PH 值6.5， 4(TC酶解3天。然后按2%的接种量加入细菌菌液，36"C保温发酵3天， 液态发酵过程接种产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方法；牛肉膏1%，蛋 白胨1%，葡萄糖1%，氯化钠0.5%，加水至100ml ( W/V ),经过减压蒸馏得到 2, 3-丁二醇燃料0. 27kg。 实施例4
液化法得到的纤维素1公斤。按4%的比例加入纤维素酶，在加水比6.5， PH 值6.5， 42。C酶解4天。然后按3%的接种量加入细菌菌液，38"C保温发酵3天， 液态发酵过程接种产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方法；牛肉膏1%，蛋 白胨1%，葡萄糖1%，氯化钠0.5%，加水至100ml ( W/V ),经过减压蒸馏得到 2, 3-丁二醇燃料0. 28kg。 实施例5
造纸工业经碱化后得到的纤维素1公斤。按5%的比例加入纤维素酶，PH值 7.0，加水比7.0, 45"C酶解5天左右。然后按5%的接种量加入细菌菌液，在40 "C保温发酵5天，液态发酵过程接种产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方 法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化钠0.5°/。，加水至100ml ( W/V ),经过蒸馏得到2， 3-丁二醇燃料0. 27kg。 实施例6
经碱法蒸煮得到的纤维素1公斤。按3%的比例加入纤维素酶，在PH值5.5， 加水比5.0， 35'C酶解4天左右。然后按1%的接种量加入细菌菌液，在3(TC保 温发酵4天，液态发酵过程接种产酸克雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方法； 牛肉膏1%,蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯化钠0.5%，加水至100ml ( W/V ),经 过减压蒸馏得到2， 3-丁二醇燃料0.24kg。
权利要求
1、稻草秸秆液态发酵2，3-丁二醇生产清洁燃料的方法，其特征在于包括以下步骤1)原料准备以在造纸工业中经碱化得到的秸秆中的纤维素原料、液化法得到的秸秆中的纤维素原料或经碱化蒸煮得到的秸秆中的纤维素原料，其中纤维素60～71％，粉碎备用；2)酶解取上述原料按照2～5％的加酶量加入纤维素复合酶制剂(CelluloseMulti-enzyme)，在加水比按原料重量的5～7倍，pH5.5～7.0，35～45℃的条件下酶解3～5天；3)液态发酵；4)蒸馏减压蒸馏得到2，3-丁二醇。
2、 如权利要求1所述的稻草秸秆液态发酵2， 3-丁二醇生产清洁燃料的方 法，其特征在于所述的在造纸工业中经碱化得到的秸秆中的纤维素原料的纤维 素为60 71%。
3、 如权利要求1所述的稻草秸秆液态发酵2， 3-丁二醇生产清洁燃料的方 法，其特征在于所述的在液化法得到的秸秆中的纤维素原料为60 68%。
4、 如权利要求1~3中任意一项所述的稻草秸秆液态发酵2， 3-丁二醇生产 清洁燃料的方法，其特征在于所述液态发酵具体为按1 5%的接种量加入产酸克 雷伯氏菌属细菌菌液，菌液培养方法；牛肉膏1%，蛋白胨1%，葡萄糖1%，氯 化钠0.5°/。，加水至100ml ( W/V ),在30 4(TC保温发酵3~5天。
全文摘要
稻草秸秆液态发酵2，3-丁二醇生产清洁燃料的方法，其特征在于包括以下步骤1)原料准备以在造纸工业中经碱化得到的秸秆中的纤维素原料、液化法得到的秸秆中的纤维素原料或经碱化蒸煮得到的秸秆中的纤维素原料，其中纤维素60～71％，粉碎备用；2)酶解取上述原料按照2～5％的加酶量加入纤维素复合酶制剂(Cellulose Multi-enzyme)，在加水比按原料重量的5～7倍，pH5.5～7.0，35～45℃的条件下酶解3～5天；3)液态发酵；4)蒸馏减压蒸馏得到2，3-丁二醇。该2，3-丁二醇燃料的生产具有生产成本低的特点，起到开发资源保护环境的双重效果。
文档编号C12R1/07GK101586127SQ200910012168
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月22日 优先权日2009年6月22日
发明者何连芳, 张玉苍, 洋 杨 申请人:大连工业大学