专利名称：利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙醇的方法
技术领域：
本发明涉及生物燃料乙醇的制造工艺领域，特别是涉及一种利用微生物培养所产 生的液化型细胞培养液替代商品液化酶制剂制造生物燃料乙醇的方法。
背景技术：
我国可再生能源的生物燃料乙醇替代车用汽油的蓬勃发展，使其生产的成本问题 成为一个棘手的问题。由于原材料淀粉质、纤维质等不能直接被生产生物燃料乙醇的酒母 利用，除了采取粉碎、膨化、碾磨等物理方法外，在原材料预处理工序中普遍采用昂贵的商 品液化酶制剂使其达到可被生产生物燃料乙醇的酒母利用，而商品液化酶制剂的生产过程 须将微生物细胞培养产生的液化型细胞培养液通过分离、纯化、过滤、浓缩或干燥等提取工 艺后包装而成，然后运输到生物燃料乙醇厂使用，这些过程致使商品液化酶制剂价格昂贵， 从而增加了生物燃料乙醇的生产成本。为了使生物燃料乙醇能替代部分车用汽油，必须降 低生物燃料乙醇的生产成本。而在其制造过程中的原材料预处理工序的液化过程成本的降 低将直接导致生物燃料乙醇的生产成本明显下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的生产生物燃料乙醇成本高的缺 陷，提供一种利用液化型细胞培养液替代商品液化酶制剂制造生物燃料乙醇的方法，可节 省因制造商品液化酶制剂在分离、纯化、过滤、浓缩或干燥等提取工艺和包装过程以及运 输、销售等环节所产生的各种费用，从而在很大程度上降低了生物燃料乙醇的生产成本，该 方法在产生液化型细胞培养液时能与乙醇发酵共享碳源，提高了设备的利用率，并达到了 节能减排的环保效果。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是利用液化型细胞培养液制造生物燃 料乙醇的方法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括微生物细胞培养、原 料预处理、糖化、发酵、蒸馏和脱水，所述方法将微生物产生液化型细胞培养液的过程置入 生物燃料乙醇生产体系内，直接利用微生物的产酶细胞，使液化型细胞培养液替代商品液 化酶制剂制造生物燃料乙醇，具体方法(1)、产生液化型细胞培养液的微生物菌类是真菌、细菌、放线菌、酵母菌中一种以 上的菌类；(2)、产生液化型细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源3 20份、氮源1 15份、营养盐1 10份、生长素1 5份、水50 94份；(3)、产生液化型细胞培养液的工艺步骤如下①、将产生液化型细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到液化型细胞培养液 专用培养器内，液化型细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的30 90%投 料；②、空气经空压机和净化系统输入液化型细胞培养液专用培养器内，纯净空气通风量为 0. 1 1. 4L/L · min ；③、将微生物菌种经扩培后的液化型细胞菌种液接种到液化型细胞培养液专用培 养器内，接种量为5 30% ；④、液化型细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度20 39°C ； PH值3. 0 8. 5 ；培养时间为40 150小时；DE值达0. 1 15%即可终止培养；⑤、将终止培养后的液化型细胞培养液与需液化的物料按体积比0.0001 0.1 1加到原材料预处理工序对需液化的物料进行液化，采用如下液化条件温度为 30 105°C ；PH 值为 4 8 ；(4)、通过原材料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中。所述碳源是淀粉质物料、纤维素质物料、糖质物料中一种以上的物料。所述氮源是含无机氮、铵盐、硝酸盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮、脲素、 胺、酰胺、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白质、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏中一种以上的物料。所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙、锌、钴、锰中一种以上离子的混合盐液。所述生长素是含氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素、玉米浆、生物代谢剂中一种以上的物 料。所述生物质原材料是指淀粉质物料、纤维素质物料、糖质物料中一种以上的物料。本发明的有益效果是1、本发明将微生物产生液化型细胞培养液的过程置入生物 燃料乙醇生产体系内，使制造生物燃料乙醇的糖化工序直接利用微生物的产酶细胞，减少 了使用商品酶的各开放环节带来的杂菌污染的危险；2、碳源的共享，即在制造生物燃料乙 醇的原材料预处理后的物料部分也可移到产生液化型细胞培养液的培养基中使用，提高了 处理设备的利用率；3、可实施性强，即可用于现行的原材料预处理工艺进行液化；4、本发 明利用液化型细胞培养液替代商品液化酶制剂，可节省因制造商品液化酶制剂在分离、纯 化、过滤、浓缩或干燥等提取工艺和包装过程以及运输、销售等环节所产生的各种费用，从 而在很大程度上降低了生物燃料乙醇的生产成本；直接使用液化型细胞培养液的成本只是 使用商品液化酶制剂成本的70% 50%，只需很短时间就可将投入的技术改造费收回，达 到了环保节能的效果。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。图1是本发明的实施例1、实施例2、实施例3的工艺流程图。
具体实施例方式实施例1，参见图1，本实施例所述的一种利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙 醇的方法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括微生物细胞培养、原料预 处理、糖化、发酵、蒸馏和脱水，本实施例将微生物产生液化型细胞培养液的过程置入生物 燃料乙醇生产体系内，直接利用微生物的产酶细胞，使液化型细胞培养液替代商品液化酶 制剂制造生物燃料乙醇，具体方法(1)、产生液化型细胞培养液的微生物菌类是细菌；(2)、产生液化型细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源12
4份、氮源8份、营养盐5份、生长素3份、水76份；(3)、产生液化型细胞培养液的工艺步骤如下①、将产生液化型细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到液化型细胞培养液 专用培养器内，液化型细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的30 50%投 料；②、空气经空压机和净化系统输入液化型细胞培养液专用培养器内，纯净空气通 风量为 0. 4 1. 4L/L · min ；③、将微生物菌种经扩培后的液化型细胞菌种液接种到液化型细胞培养液专用培 养器内，接种量为5 10%;④、液化型细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度35 39°C ； PH值5. 5 8. 5 ；培养时间为40 50小时；DE值达10 15%即可终止培养；⑤、将终止培养后的液化型细胞培养液与需液化的物料按体积比0.0001 0. 001 1加到原材料预处理工序对需液化的物料进行液化，采用如下液化条件温度为 80 105°C ；PH 值为 6 8 ；(4)、通过原材料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中。所述碳源是淀粉质物料。所述氮源是含无机氮、铵盐、硝酸盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮、脲素、 胺、酰胺、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白质、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏中一种以上的物料。所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙、锌、钴、锰离子的混合盐液。所述生长素是含氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素、玉米浆中一种以上的物料。所述生物质原材料是指淀粉质物料。实施例2，参见图1，本实施例所述的一种利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙 醇的方法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括微生物细胞培养、原料预 处理、糖化、发酵、蒸馏和脱水，本实施例将微生物产生液化型细胞培养液的过程置入生物 燃料乙醇生产体系内，直接利用微生物的产酶细胞，使液化型细胞培养液替代商品液化酶 制剂制造生物燃料乙醇，具体方法(1)、产生液化型细胞培养液的微生物菌类是真菌或酵母菌；(2)、产生液化型细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源20 份、氮源15份、营养盐10份、生长素5份、水94份；(3)、产生液化型细胞培养液的工艺步骤如下①、将产生液化型细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到液化型细胞培养液 专用培养器内，液化型细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的50 90%投 料；②、空气经空压机和净化系统输入液化型细胞培养液专用培养器内，纯净空气通 风量为 0. 3 0. 8L/L · min ；③、将微生物菌种经扩培后的液化型细胞菌种液接种到液化型细胞培养液专用培 养器内，接种量为10 30% ；④、液化型细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度30 35°C ； PH值3. 0 4. 8 ；培养时间为80 150小时；DE值达4 6%即可终止培养；
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⑤、将终止培养后的液化型细胞培养液与需液化的物料按体积比0.01 0.1 1 加到原材料预处理工序对需液化的物料进行液化，采用如下液化条件温度为58 60°C ； PH值为4 5 ；(4)、通过原材料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中。所述碳源是淀粉质物料或纤维质物料。所述氮源是含无机氮、铵盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮中一种以上的 物料。所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙离子的混合盐液。所述生长素是含玉米浆或生物代谢剂的物料。所述生物质原材料是指淀粉质物料或纤维质物料。实施例3，参见图1，本实施例所述的一种利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙 醇的方法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括微生物细胞培养、原料预 处理、糖化、发酵、蒸馏和脱水，本实施例将微生物产生液化型细胞培养液的过程置入生物 燃料乙醇生产体系内，直接利用微生物的产酶细胞，使液化型细胞培养液替代商品液化酶 制剂制造生物燃料乙醇，具体方法(1)、产生液化型细胞培养液的微生物菌类是真菌或放线菌；(2)、产生液化型细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源3 份、氮源1份、营养盐1份、生长素1份、水50份；(3)、产生液化型细胞培养液的工艺步骤如下①、将产生液化型细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到液化型细胞培养液 专用培养器内，液化型细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的50 70%投 料；②、空气经空压机和净化系统输入液化型细胞培养液专用培养器内，纯净空气通 风量为 0. 4 0. 8L/L · min ；③、将微生物菌种经扩培后的液化型细胞菌种液接种到液化型细胞培养液专用培 养器内，接种量为10 20% ；④、液化型细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度20 29°C ； PH值5. 5 6. 6 ；培养时间为40 50小时；DE值达1 4%即可终止培养；⑤、将终止培养后的液化型细胞培养液与需液化的物料按体积比0.001 0.01 1加到原材料预处理工序对需液化的物料进行液化，采用如下液化条件温度为 30 50°C ；PH值为7 8 ；(4)、通过原材料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中。所述碳源是淀粉质物料或纤维素质物料或糖质物料。所述氮源是含无机氮、铵盐、硝酸盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮、脲素、 胺、酰胺、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白质、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏中一种以上的物料。所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙、锌、钴、锰离子的混合盐液。所述生长素是含氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素、玉米浆中一种以上的物料。所述生物质原材料是指淀粉质物料或纤维素质物料或糖质物料。以上所述仅是本发明的三个优选实施例，并非用来限制本发明，凡其类似的实施例与近似的利用液化型细胞培养液制造生物生物燃料乙醇的方法，都应涵盖于本发明专利 的保护范围。
权利要求
利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙醇的方法，利用生物质原材料制造生物燃料乙醇，其生产工序包括微生物细胞培养、原料预处理、糖化、发酵、蒸馏和脱水，其特征是将微生物产生液化型细胞培养液的过程置入生物燃料乙醇生产体系内，直接利用微生物的产酶细胞，使液化型细胞培养液替代商品液化酶制剂制造生物燃料乙醇，具体方法(1)、产生液化型细胞培养液的微生物菌类是真菌、细菌、放线菌、酵母菌中一种以上的菌类；(2)、产生液化型细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源3～20份、氮源1～15份、营养盐1～10份、生长素1～5份、水50～94份；(3)、产生液化型细胞培养液的工艺步骤如下①、将产生液化型细胞培养液的原辅材料按其重量份数投入到液化型细胞培养液专用培养器内，液化型细胞培养液专用培养器的投料定容为按培养器容积的30～90％投料；②、空气经空压机和净化系统输入液化型细胞培养液专用培养器内，纯净空气通风量为0.1～1.4L/L·min；③、将微生物菌种经扩培后的液化型细胞菌种液接种到液化型细胞培养液专用培养器内，接种量为5～30％；④、液化型细胞培养液的微生物进行培养采用的培养条件如下温度20～39℃；PH值3.0～8.5；培养时间为40～150小时；DE值达0.1～15％即可终止培养；⑤、将终止培养后的液化型细胞培养液与需液化的物料按体积比0.0001～0.1∶1加到原材料预处理工序对需液化的物料进行液化，采用如下液化条件温度为30～105℃；PH值为4～8(4)、通过原材料预处理工序后的物料部分移到微生物细胞培养工序的培养基中。
2.根据权利要求1所述的利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙醇的方法，其特征 是所述碳源是淀粉质物料、纤维素质物料、糖质物料中一种以上的物料。
3.根据权利要求1所述的利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙醇的方法，其特征 是所述氮源是含无机氮、铵盐、硝酸盐、液氨、有机氮、豆饼粉、花生饼粉、麸皮、脲素、胺、酰 胺、嘌呤碱、嘧啶碱、蛋白质、蛋白胨、牛肉膏、酵母膏中一种以上的物料。
4.根据权利要求1所述的利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙醇的方法，其特征 是所述营养盐是含磷、硫、镁、钾、钠、铁、钙、锌、钴、锰中一种以上离子的混合盐液。
5.根据权利要求1所述的利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙醇的方法，其特征 是所述生长素是含氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素、玉米浆、生物代谢剂中一种以上的物料。
6.根据权利要求1所述的利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙醇的方法，其特征 是所述生物质原材料是指淀粉质物料、纤维素质物料、糖质物料中一种以上的物料。
全文摘要
利用液化型细胞培养液制造生物燃料乙醇的方法(1)产生液化型细胞培养液的菌类是真菌、细菌、酵母菌或放线菌；(2)产生液化型细胞培养液的培养基选用的原辅材料及其重量份数是碳源3～20份、氮源1～15份、营养盐1～10份、生长素1～5份、水50～94份；(3)产生液化型细胞培养液的定容30～90％；通风量0.1～1.4L/L·min；接种量5～30％；温度20～39℃；PH值3.0～8.5；时间40～150小时；DE值达0.1～15％即可终止培养；将终止培养后的液化型细胞培养液与需液化的物料按体积比0.0001～0.1∶1加到原材料预处理工序对需液化的物料进行液化。本发明用于制造生物燃料乙醇。
文档编号C12P7/06GK101974569SQ20101052747
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月1日 优先权日2010年11月1日
发明者黄虹寓 申请人:黄虹寓