一种固态生物燃料的制备方法与流程

文档序号:14301250阅读:513来源:国知局

本发明属于生物燃料技术领域,具体涉及一种固态生物燃料,还涉及上述的生物燃料的制备方法。



背景技术:

20世纪以来,现代工业和交通运输等行业的迅速发展,导致了全球性能源、粮食和环境危机的日趋严重,这使得人类在迈入21世纪后面临着前所未有的挑战。世界许多国家为了应对化石资源的日益枯竭和环境的逐渐恶化,将目光逐渐转移到了大规模开发利用作为清洁能源的可再生资源。第一代燃料乙醇主要以玉米、小麦等粮食作物作为生产原料,日趋严峻的世界粮食安全形势让其渐失优势。而以非粮作物乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等为代表的第二代生物燃料,遵循“不与粮争地、不与人争食”的路线,成为未来生物质能源产业发展的方向。纤维素乙醇被认为是最好的替代液体燃料,它的生态效益,使得它成为工业生物技术研究的重点中心,取得的研究和工业性试验结果给人类发展纤维素乙醇带来了希望。但是,纤维素的水解效率问题、水解废渣污染环境问题、水解糖液中有害物质影响酵母菌活性的问题、生产过程的能耗问题……,这一系列问题,导致纤维素乙醇生产成本过高,无法实现工业化生产,致使纤维素乙醇的研究与产业化开发的努力处于低潮状态。

针对生物质乙醇目前存在的诸多问题,需要找到生产生物质乙醇的新途径。



技术实现要素:

为了解决上述的技术问题,本发明提供了一种新的产生生物质燃料的途径,且该途径所得的燃料乙醇成本低廉,原料易得,且其品质优良。

本发明的固态生物燃料的制备方法,包括:水解椰子壳,从椰子壳中提取出来多糖用以产生单糖,再采用微生物发酵,产生燃料乙醇。

酸水解椰子壳,采用的酸为稀硫酸,其质量浓度为4-8%,稀硫酸溶液与椰子壳的液固体积质量比为8-12:1;在沸腾的状态下连续水解3-6小时;然后再采用质量浓度为80%的浓硫酸在45-55℃下继续水解,浓硫酸与椰子壳粉的体积质量比为8-12:1,时间为4-8分钟。

酸水解椰子壳,采用的酸为稀硫酸,其质量浓度为6%,稀硫酸溶液与椰子壳的液固体积质量比为10:1;在沸腾的状态下连续水解4小时;然后再采用质量浓度为80%的浓硫酸在50℃下继续水解,浓硫酸与椰子壳粉的体积质量比为10:1,时间为6分钟。

酶水解椰子壳,采用酶为纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶;纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶的质量比为1-3:2-4:1-2:1-3。

酶水解椰子壳,采用酶为纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶;纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶的质量比为2:3:1:2。

在所得的产物中,选择c1-c4的醇作为生物燃料。

在所得的产物中,选取甲醇、乙醇作为生物燃料。

其中椰子壳选取高种椰子壳、文椰2号、文椰3号、文椰4号中的任一种。

椰子壳为晒干且粉碎至粒径为20目的椰子壳粉。

提取溶剂为硫酸、盐酸、醋酸、草酸、磷酸中的任一种。

发酵微生物为:解淀粉周培瑾式菌(zhouiaamylolytica)、食半乳聚糖卓贝尔黄杆菌(zobelliagalactanivorans)、解纤维素木聚糖单胞菌(xylanimonascellulosilytica)、氧化胺黄色杆菌(xanthobacteraminoxidans)、食氮嗜异生质菌(xenophilusazovorans)、绿色魏斯氏菌(weissellaviridescens)、巴氏黄单胞菌(xanthomonasbadrii)、水稻黄单胞菌(xanthomonasoryzae)中的至少一种。

本发明的有益效果在于,采用本发明的方法制备所得的生物燃料乙醇,以特定的微生物对水解后的椰子壳进行发酵,所得的燃料醇具有与汽油相似的特性,能满足能量密度、挥发性、高辛烷值和低杂质等特点,含有约10%的生物乙醇的混合燃料具有与汽油相似的特性,应用于燃料中,减少了对石油的开采量。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明,以便本领域的技术人员更了解本发明,但并不因此限制本发明。

实施例1

本发明的固态生物燃料的制备方法,包括:水解椰子壳,从椰子壳中提取出来多糖用以产生单糖,再采用微生物发酵,产生燃料乙醇。

采用酸水解椰子壳,采用的酸为稀硫酸,其质量浓度为6%,稀硫酸溶液与椰子壳的液固体积质量比为10:1;在沸腾的状态下连续水解4小时;然后再采用质量浓度为80%的浓硫酸在50℃下继续水解,浓硫酸与椰子壳粉的体积质量比为10:1,时间为6分钟。

在所得的产物中,选取甲醇、乙醇作为生物燃料。

其中椰子壳选取高种椰子壳。

椰子壳为晒干且粉碎至粒径为20目的椰子壳粉。

发酵微生物为:解淀粉周培瑾式菌(zhouiaamylolytica)菌粉、食半乳聚糖卓贝尔黄杆菌(zobelliagalactanivorans)菌粉,这两种菌粉的质量比为2:1。

经检验,本实施例1的燃料符合以下的要求:

检验方法:测定中所用的水均为蒸馏水;

测定中所用的试剂符合化学试剂国家标准或部标准规定的质量要求。

外观:燃料乙醇(草案)质量标准q/qq0003-20082注试样于50毫升比色管至刻度,在亮光下观察应为透明、无杂粒的液体。

实施例2

本发明的固态生物燃料的制备方法,包括:水解椰子壳,从椰子壳中提取出来多糖用以产生单糖,再采用微生物发酵,产生燃料乙醇。

酶水解椰子壳,采用酶为纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶;纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶的质量比为2:3:1:2。

纤维素酶的水解条件为:水解温度为50℃,ph为4.8,纤维素酶用量为0.3mg/g椰子壳粉,水解时间为0.5小时;

半纤维素酶:ph值5.4,温度55℃,水解30分钟;

木聚糖酶:ph4.8,温度60℃,水解20分钟;

果胶酶:45℃,ph6.2,水解40分钟;

在所得的产物中,选取乙醇作为生物燃料。

其中椰子壳选取文椰2号、文椰3号、文椰4号中的任一种。

椰子壳为晒干且粉碎至粒径为20目的椰子壳粉。

发酵微生物为:食半乳聚糖卓贝尔黄杆菌(zobelliagalactanivorans)菌粉、解纤维素木聚糖单胞菌(xylanimonascellulosilytica)菌粉、氧化胺黄色杆菌(xanthobacteraminoxidans)菌粉;三者的重量比依次为3:1:2。

实施例3

本发明的固态生物燃料的制备方法,包括:水解椰子壳,从椰子壳中提取出来多糖用以产生单糖,再采用微生物发酵,产生燃料乙醇。

酸水解椰子壳,采用的酸为稀硫酸,其质量浓度为4%,稀硫酸溶液与椰子壳的液固体积质量比为8:1;在沸腾的状态下连续水解3小时;然后再采用质量浓度为80%的浓硫酸在45℃下继续水解,浓硫酸与椰子壳粉的体积质量比为8:1,时间为4分钟。

在所得的产物中,选取甲醇和乙醇作为生物燃料。

其中椰子壳选取文椰3号、文椰4号中的任一种。

椰子壳为晒干且粉碎至粒径为20目的椰子壳粉。

提取溶剂为硫酸种。

发酵微生物为:解淀粉周培瑾式菌(zhouiaamylolytica)菌粉、解纤维素木聚糖单胞菌(xylanimonascellulosilytica)菌粉、氧化胺黄色杆菌(xanthobacteraminoxidans)菌粉,三者的重量比依次为4:2:1。

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