一种玉米秸秆制作药用乙醇的生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医药化工领域，具体涉及一种玉米秸杆制作药用乙醇的生产方法。
【背景技术】
[0002]目前，全国玉米种植面积高达2亿亩，每年产生2亿吨的玉米秸杆，除了少部分被利用外，大部分以堆积、焚烧等形式直接浸入环境，造成了极大地污染，同时也是一种资源浪费。如果将玉米秸杆经过预处理后水解，其所含的纤维素和半纤维素可分解成糖，经发酵可转化为乙醇，总收率可达10%，热转化率达30%以上。因此，近年来玉米秸杆成为生物能源领域的研究热点。
[0003]如今，用玉米生产乙醇的技术，一般采用先用玉米制成食用级酒精后，再经深加工得药用乙醇，或者用玉米配合其他物质制作药用乙醇，但少有只用玉米秸杆直接生产药用乙醇的研究文献及技术记载。其中，专利号为200610114240.X的《玉米秸杆制取酒精技术》公开了一种由玉米秸杆经粉碎、整料、加安琪酵母、入池发酵、蒸馏生产出初级乙醇，该发明工艺简单、操作易行，但产品经过多次提取后，依旧达不到药用级要求，并且废弃物再利用率低，有二次污染的风险存在。
[0004]为此，本发明结合药用乙醇生产技术和玉米秸杆深加工技术，为药用乙醇的制备提供了一种新思路。
【发明内容】
[0005]本发明为解决上述技术问题，提供一种只用玉米秸杆直接生产药用乙醇的方法，该法污染小，物料循环利用率高。
[0006]—种玉米秸杆制作药用乙醇的生产方法，包括以下步骤:
[0007](1)将玉米秸杆进行切片、粉碎后，转入挤压机内进行挤压至出口物料温度为(140±2)°C，加水、无机酸进行调节至物料pH为3-4，体积百分比浓度为30-70%，然后置于温度为120_150°C条件下蒸煮20-50min，过滤，获得滤液和滤渣；
[0008](2)在滤渣中加入纤维素酶和酵母进行固态发酵，所述固态发酵的温度为30-40°C，时间为4-5天，获得固体发酵物；
[0009](3)将固体发酵物置于加热环境温度为52_55°C条件下蒸馏后，获得乙醇和固态废渣；
[0010](4)将步骤(3)所得的乙醇和滤液经发酵、蒸馏处理所得的乙醇混合后，依次经二级、三级精馏后，再经脱甲醇、除菌过滤工序，得药用乙醇。
[0011]所述无机酸为硫酸或盐酸之一。
[0012]所述固态发酵，各物质的添加量配比为:滤渣lkg、纤维素酶50-80u/g、酵母3.8-4.5g/L0
[0013]所述步骤(3)所得的固态废渣和滤液经发酵、蒸馏处理所得的废液混合后，经产朊酵母菌的发酵处理后，送入锅炉工段。
[0014]所述滤液的发酵、蒸馏处理方法为:在滤液中加入氨水或碳酸氢铵调节pH为3.8-4.5后，加入纤维素酶、糖化酶、酵母进行搅拌发酵10-30h后，再进行恒温发酵30-40h，然后置于加热环境温度为52-55°C条件下蒸馏后，获得乙醇和废液。
[0015]所述发酵，各物质的添加量配比为:滤液2kg、纤维素酶20_40u/g、糖化酶120-180u/g、酵母 4.5-5.5g/L。
[0016]所述搅拌发酵，其搅拌转速为120-150r/min。
[0017]所述恒温发酵，其温度为30_34°C。
[0018]所述二级精馏的温度为58_68°C。
[0019]所述三级精馏的温度为70_75°C
[0020]本发明的有益效果
[0021]本发明以玉米秸杆为原料，实现了药用乙醇的循环生产工艺，将玉米秸杆在剪切和挤压的摩擦热作用力下升高物料温度后喷出，此刻物料的压力突然降低、体积迅速膨胀，纤维素晶体结构被破坏，从而为纤维素的酶解处理创造有利条件，该阶段的生产过程连续，无需消耗蒸汽，且具有灭菌效果，降低了杂菌对发酵的影响，减少成品中的杂质；结合糖化和发酵同步的方法，使得玉米秸杆的糖化能力得以提升，再配合温度、pH的控制，提高了发酵效率，又由于糖化-发酵体系中富含蛋白质，因此减少了氮素的添加，进一步，提高了发酵后乙醇的最终浓度，减少了后续提纯的成本，再配合蒸馏、精馏技术，减少了乙醇和水形成的共沸物，进一步提高了乙醇浓度，通过成本计算，本发明减少了生产成本约30%，节约蒸汽约25 %。
【附图说明】
[0022]图1表示玉米秸杆制作药用乙醇的生产流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
[0024]实施例1
[0025](1)将1.8kg玉米秸杆进行切片、粉碎后，转入挤压机内进行挤压至出口物料温度为140°C，加水、分析纯稀硫酸进行调节至物料pH为3.5，体积百分比浓度为60%，然后置于温度为150°C条件下蒸煮50min，过滤，获得滤液和滤渣；
[0026](2)滤渣处理:按lkg滤渣中加入65u/g纤维素酶，接入4.0g/L酵母的比例混合物料，将其进行固态发酵，所述固态发酵的温度为32°C，时间为4天，获得固体发酵物;将固体发酵物置于加热环境温度为52°C条件下蒸馏至无明显酒精味产生后，获得乙醇和固态废渣；
[0027](3)滤液处理:按2kg滤液中加入氨水或碳酸氢铵调节pH为4.0后，加入32u/g纤维素酶、120u/g糖化酶，接入4.8g/L酵母的比例混合物料后，将物料在转速为130r/min条件下搅拌发酵15h后，再置于温度为32°C下恒温发酵35h，然后置于加热环境温度为52°C条件下蒸馏至无明显酒精味产生后，获得乙醇和废液；
[0028](4)将步骤(2)所得的乙醇和步骤(3)所得的乙醇混合后，先于温度为66°C条件下精馏20min，再转入温度为72°C条件下精馏30min后，再经脱甲醇、除菌过滤工序，得药用乙醇。
[0029]实施例2
[0030](1)将3kg玉米秸杆进行切片、粉碎后，转入挤压机内进行挤压至出口物料温度为138°C，加水、分析纯盐酸进行调节至物料pH为3.2，体积百分比浓度为30%，然后置于温度为150°C条件下蒸煮30min，过滤，获得滤液和滤渣；
[0031 ] (2)滤渣处理:按lkg滤渣中加入70u/g纤维素酶，接入4.3g/L酵母的比例混合物料，将其进行固态发酵，所述固态发酵的温度为40°C，时间为5天，获得固体发酵物;将固体发酵物置于加热环境温度为55°C条件下蒸馏至无明显酒精味产生后，获得乙醇和固态废渣；
[0032](3)滤液处理:按2kg滤液中加入氨水或碳酸氢铵调节pH为4.5后，加入28u/g纤维素酶、125u/g糖化酶，接入5.4g/L酵母的比例混合物料，将物料在转速为120r/mi η条件下搅拌发酵28h后，再置于温度为33°C下恒温发酵38h，然后置于加热环境温度为55°C条件下蒸馏至无明显酒精味产生后，获得乙醇和废液；
[0033](4)将步骤(2)所得的乙醇和步骤(3)所得的乙醇混合后，先于温度为65°C条件下精馏30min，再转入温度为74°C条件下精馏8min后，再经脱甲醇、除菌过滤工序，得药用乙醇。