用纤维物质生产燃料乙醇和2,3-丁二醇的方法

摘要

提供一种用纤维物质生产燃料乙醇和2，3-丁二醇的方法。通过碱法预处理、半纤维素酶解工艺，可有效去除原料中的木质素，将45％以上的半纤维素转化为低毒性的木糖液，同时获得高纤维素含量(75％以上)的纤维素残渣。木糖液无需脱毒直接进行2，3-丁二醇发酵(得率≥0.44g 2，3-丁二醇/g木糖)，纤维素残渣进行同步糖化乙醇发酵(得率≥0.52g乙醇/g纤维素)。纤维素和半纤维素分别高效转化，可将现行纤维素乙醇企业的原料利用率提高30％以上，有效降低原料成本。木糖发酵生产高附加值的2，3-丁二醇，可提高企业经济效益一倍以上。

主权项

一种用纤维物质生产燃料乙醇和2，3‑丁二醇的方法，其特征在于该方法通过预处理和木聚糖酶酶解工艺，去除原料中的木质素，将半纤维素转化为低毒性的木糖水解液，同时获得纤维素残渣，进而，将木糖水解液和纤维素残渣分别发酵生产2，3‑丁二醇和乙醇，提高原料利用率，该方法的具体步骤包括：第一、碱法预处理：纤维物质除杂、粉碎后，按1∶15～1∶25的固液质量比与反应液充分混合，置于密闭反应器中，60℃‑80℃下预处理8～13h；所述的反应液中含有体积质量浓度为1.5％～3.0％的氨水和0.4％～0.8％的过氧化氢；碱法预处理过程中同时向反应液中添加有增效剂，所述的增效剂为体积质量浓度3％～6％的硅酸钠和0.02％～0.1％的硫酸镁，硅酸钠和硫酸镁的加入提高了木质素的去除率；第二、木聚糖酶酶解：将第一步预处理后的原料用水洗至中性，按液固质量比10∶1～25∶1将原料投入pH4.5～5.5的木聚糖酶酶解缓冲水溶液中，按90IU～200IU/g原料加入市售木聚糖酶，同时加入能够提高木聚糖酶解效率的激活剂，在45℃～55℃下酶解36h～72h，得到木聚糖酶酶解体系；所述的激活剂及其体积质量浓度分别为：Tween800.05％～2.5％、PEG60000.05％～1％、牛血清蛋白BSA 0.05％～4％和鼠李糖脂RH 0.001％～1％；第三、固液分离：将第二步的木聚糖酶酶解体系进行固液分离，分别得到木糖水解液和纤维素残渣；第四、木糖水解液的2，3‑丁二醇发酵：将第三步得到的木糖水解液蒸发浓缩，调整初始糖浓度为60g/L，补充营养物质后，接种肺炎克雷伯氏杆菌Klebsiella pneumoniae CICC10011进行补料，分批发酵生产2，3‑丁二醇；第五、纤维素残渣同步糖化发酵：向第三步得到的纤维素残渣中添加市售纤维素酶和酒精活性干酵母，补充营养物质后常规法进行同步糖化发酵生产燃料乙醇。