本發(fā)明涉及一種纖維素燃料乙醇的生產(chǎn)方法，其主要原料是城市生活垃圾，屬于新材料新能源領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的固體廢物垃圾處理過程中，將生活垃圾直接焚燒是一種常見方法，但由此可能帶來的空氣污染問題卻引起很多人的重視。因此，近些年來，分類綜合利用固體垃圾的技術(shù)已經(jīng)逐步得到應(yīng)用。
在生活垃圾中，除了易腐爛的餐廚垃圾之外，主要的垃圾種類還有四種：塑料、金屬、纖維素殘?jiān)c無機(jī)氧化物，它們都不易降解，需要分類處理。其中，纖維素殘?jiān)饕獊碜杂诰用袼褂玫募垙堃约俺鞘兄械臉淙~等，在經(jīng)過分類之后，這些垃圾沒有太多的用途，通常是作為垃圾處理廠的發(fā)電能源燃燒。根據(jù)實(shí)地測(cè)算，一噸絕干的纖維垃圾發(fā)電量約在600度左右，價(jià)值有限。
纖維素是一種生產(chǎn)燃料乙醇的潛在資源，目前相比于電力而言，燃料乙醇還是可以更好地應(yīng)用于機(jī)動(dòng)車中，使用的便攜程度較高，相比于直接將纖維垃圾用于發(fā)電，把其中的纖維素提取出來生產(chǎn)燃料乙醇，而將剩余無法分離的有機(jī)物再進(jìn)行發(fā)電，是一種提高附加值的方式，將對(duì)生活垃圾的分類應(yīng)用產(chǎn)生更多積極效應(yīng)。
然而，生活垃圾中成分復(fù)雜，批次間穩(wěn)定性差，尤其是存在很多對(duì)酶有害的成分，例如較多的重金屬離子，還有一些小分子有機(jī)物，此外還有較多的微生物，對(duì)于生產(chǎn)燃料乙醇極為不利，必須要在常規(guī)水解反應(yīng)工藝中進(jìn)行調(diào)整改進(jìn)，才能最終適應(yīng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種采用生活垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法。克服了生活垃圾原料中成分復(fù)雜、穩(wěn)定性差的特殊性，使之變廢為寶。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案為：
一種采用生活垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其特征在于：該方法實(shí)施步驟如下：
步驟1：滅活處理
將纖維類垃圾進(jìn)行高溫蒸汽的滅活處理，高溫蒸汽處理過程中的蒸汽溫度在120℃以上，處理時(shí)間10-120min；滅活處理過程中，同時(shí)加入酸進(jìn)行處理，所述酸包括有機(jī)酸和無機(jī)酸，有機(jī)酸包括甲酸或乙酸，無機(jī)酸包括鹽酸或硫酸；所述酸的濃度控制在1-10％，酸噴灑量的質(zhì)量占纖維類垃圾干重的0.1-10％；
步驟2預(yù)處理
步驟2.1收集
收集步驟1中高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾，作為下一步水解反應(yīng)的原料；
步驟2.2預(yù)處理第一步驟
在高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾中加入EDTA溶液，EDTA溶液濃度在0.1-0.5mol/L，pH值控制在5-10，反應(yīng)2-6小時(shí)后，將固液分離；
步驟2.3預(yù)處理第二步驟
固液分離后的固體組分加入強(qiáng)堿，強(qiáng)堿與纖維類垃圾干重的比例為1-10％，形成混合物；向混合物中加入水形成混合溶液，水的質(zhì)量是纖維類垃圾干重的4-20倍，控制溫度在35-100℃，處理2-48小時(shí)。
步驟2.3預(yù)處理第三步驟
用濃度為5-36％的工業(yè)酸將步驟2.2堿處理后的混合溶液調(diào)節(jié)pH值6-8。
步驟3水解
預(yù)處理后的混合溶液進(jìn)行固液分離，固液分離后的固體組分加入pH值4.0-5.5的緩沖溶液，所述的緩沖溶液包括醋酸-醋酸鈉緩沖溶液、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，或檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液；所述緩沖溶液還加入固體組分0.5-10％(w/w)的纖維素酶，和固體組分0.1-0.2％的青霉素；所述纖維素酶活力20-200IU/g，青霉素濃度為1％；在40-60℃溫度中，進(jìn)行24-72小時(shí)水解反應(yīng)，形成固液混合物；上述反應(yīng)水解過程中，所述固體組分是分批分次加入緩沖溶液中的，直到固液混合物中的固液比達(dá)到1∶4-1∶3；
步驟4：發(fā)酵
在步驟3水解后的固液混合物中的液體組分添加釀酒酵母進(jìn)行發(fā)酵，液體組分通過離心分離獲得，釀酒酵母的添加比例為所述液體組分的0.1-1％(w/w)，發(fā)酵過程溫度在40℃以下，發(fā)酵時(shí)間24-48小時(shí)，形成發(fā)酵液。
步驟5：蒸餾
蒸餾出步驟4中的發(fā)酵液中的乙醇。
上述技術(shù)方案的有益之處在于：
在本發(fā)明采用采用生活垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法中，取生活垃圾分類后的纖維類垃圾加入酸進(jìn)行處理，有效降解纖維素大分子，提高后期水解的效率，并通過高溫蒸汽處理，確保其中的蟲卵及微生物滅活。通過對(duì)高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾進(jìn)行優(yōu)化預(yù)處理，脫除其中的重金屬，尤其是鐵、錳、銅等元素，并將部分對(duì)酶活有影響的小分子脫除；且利用堿來脫除有機(jī)芳香酸雜質(zhì)。設(shè)計(jì)出一種針對(duì)生活垃圾原料中成分復(fù)雜、穩(wěn)定性差的特殊性的水解工藝，提高了轉(zhuǎn)化率，從而提升了原材料價(jià)值，將廢物得以利用。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1是本發(fā)明磁性固定化酶的生產(chǎn)方法實(shí)施例所使用的設(shè)備示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚、明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
一種采用生活垃圾生產(chǎn)燃料乙醇的方法，其特征在于：該方法實(shí)施步驟如下：
步驟1：滅活處理
將纖維類垃圾進(jìn)行高溫蒸汽的滅活處理，高溫蒸汽處理過程中的蒸汽溫度在120℃以上，處理時(shí)間10-120min；滅活處理過程中，同時(shí)加入酸進(jìn)行處理，所述酸包括有機(jī)酸和無機(jī)酸，有機(jī)酸包括甲酸或乙酸，無機(jī)酸包括鹽酸或硫酸；所述酸的濃度控制在1-10％，酸噴灑量的質(zhì)量占纖維類垃圾干重的0.1-10％；
步驟2預(yù)處理
步驟2.1收集
收集步驟1中高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾，作為下一步水解反應(yīng)的原料；
步驟2.2預(yù)處理第一步驟
在高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾中加入EDTA溶液，EDTA溶液濃度在0.1-0.5mol/L，pH值控制在5-10，反應(yīng)2-6小時(shí)后，將固液分離；
步驟2.3預(yù)處理第二步驟
固液分離后的固體組分加入強(qiáng)堿，強(qiáng)堿與纖維類垃圾干重的比例為1-10％，形成混合物；向混合物中加入水形成混合溶液，水的質(zhì)量是纖維類垃圾干重的4-20倍，控制溫度在35-100℃，處理2-48小時(shí)。
步驟2.3預(yù)處理第三步驟
用濃度為5-36％的工業(yè)酸將步驟2.2堿處理后的混合溶液調(diào)節(jié)pH值6-8。
步驟3水解
預(yù)處理后的混合溶液進(jìn)行固液分離，固液分離后的固體組分加入pH值4.0-5.5的緩沖溶液，所述的緩沖溶液包括醋酸-醋酸鈉緩沖溶液、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，或檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液；所述緩沖溶液還加入固體組分0.5-10％(w/w)的纖維素酶，和固體組分0.1-0.2％的青霉素；所述纖維素酶活力20-200IU/g，青霉素濃度為1％；在40-60℃溫度中，進(jìn)行24-72小時(shí)水解反應(yīng)，形成固液混合物；上述反應(yīng)水解過程中，所述固體組分是分批分次加入緩沖溶液中的，直到固液混合物中的固液比達(dá)到1∶4-1∶3；
步驟4：發(fā)酵
在步驟3水解后的固液混合物中的液體組分添加釀酒酵母進(jìn)行發(fā)酵，液體組分通過離心分離獲得，釀酒酵母的添加比例為所述液體組分的0.1-1％(w/w)，發(fā)酵過程溫度在40℃以下，發(fā)酵時(shí)間24-48小時(shí)，形成發(fā)酵液。
步驟5：蒸餾
蒸餾出步驟4中的發(fā)酵液中的乙醇。
在步驟3中的纖維素酶可以選擇自由酶，也可選擇能夠反復(fù)使用的磁性固定化酶。請(qǐng)結(jié)合圖1所示。
該磁性固定化酶的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
步驟一：按質(zhì)量份稱取下列組份：反應(yīng)底物100份、模板溶液100份、四氧化三鐵粉末2份、纖維素酶20份；反應(yīng)底物為正硅酸四乙酯和二甲基二硅氧烷，其中正硅酸四乙酯質(zhì)量占比80％、二甲基二硅氧烷質(zhì)量占比20％；模板溶液為葡萄糖溶液，葡萄糖質(zhì)量百分比為30％；
步驟二：按步驟一中稱取的反應(yīng)底物的物質(zhì)量，并按以下摩爾比稱取鹽酸，反應(yīng)底物與鹽酸的摩爾比為150∶1，所述的鹽酸濃度為0.17mol/L；
步驟三：將步驟一中稱取的反應(yīng)底物置于儲(chǔ)罐1中，并通過泵11加入反應(yīng)釜5中；
步驟四：通過冷水浴將反應(yīng)底物冷卻至10℃；
步驟五：將步驟二中的鹽酸置于儲(chǔ)罐2中，并通過泵21向反應(yīng)釜5中的反應(yīng)底物滴加鹽酸并用攪拌器52攪拌直至得到的溶液變得澄清透明，控制反應(yīng)溫度不超過30℃，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘；
步驟六：將步驟一中稱取的模板溶液置于儲(chǔ)罐3中，并通過泵31向步驟五得到的溶液加入模板溶液，并用攪拌器52攪拌至混合均勻，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘；
步驟七：通過真空泵6和冷卻器7對(duì)反應(yīng)釜5中步驟6所得溶液進(jìn)行減壓蒸餾直至不再產(chǎn)生揮發(fā)，以去除反應(yīng)溶液中的副產(chǎn)物乙醇，得到溶膠；所述的減壓蒸餾壓力為0.005MPa，溫度為25℃，副產(chǎn)物乙醇冷卻回到到回收罐8中
步驟八：關(guān)停真空泵6和冷卻器7，將濃度為0.4mol/L的氫氧化鈉溶液加入儲(chǔ)罐4中，通過泵41向步驟7得到的溶膠滴加上述氫氧化鈉溶液并用攪拌器52攪拌，滴加速率為1L/min，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PH值，直至pH值達(dá)到3.5，通過加料口52向反應(yīng)釜5加入步驟1中稱取的四氧化三鐵粉末和纖維素酶，繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液，直至pH值達(dá)到4.2，攪拌速度為100轉(zhuǎn)/分鐘；
步驟九：將步驟八得到的反應(yīng)產(chǎn)物從反應(yīng)釜5轉(zhuǎn)移至開口容器9中，冷卻至0℃并保持12小時(shí)，得到凝膠；
步驟十：將所述的凝膠采用粉碎機(jī)粉碎成粒度為0.2mm以下的顆粒，并進(jìn)行干燥，采用鋁箔袋包裝干燥后的磁性固定化酶。
上述實(shí)施例中，在步驟一中，通過在反應(yīng)底物中添加二甲基二硅氧烷調(diào)節(jié)最終產(chǎn)品的特點(diǎn)，使磁性固定化酶具有更好的韌性，避免在使用過程中易破碎的問題。在步驟四中通過冷水浴將反應(yīng)底物溫度控制在10℃，有效避免了常溫下反應(yīng)導(dǎo)致熱量聚集造成的生產(chǎn)危險(xiǎn)，確保工業(yè)生產(chǎn)的可操作性。在步驟五中，通過滴加方式添加鹽酸，避免一次性加入導(dǎo)致反應(yīng)過于劇烈，以便于更好地控制反應(yīng)速率，提高反應(yīng)安全性。在步驟七中通過減壓蒸餾去除反應(yīng)副產(chǎn)物乙醇，避免了乙醇對(duì)纖維素酶的活力造成影響，同時(shí)也可避免后續(xù)的凝膠速率過慢。在步驟八中通過在中和過程中間加入四氧化三鐵和纖維素酶的方式，避免了在反應(yīng)前期加入，由于粘度小、酸性高，四氧化三鐵和纖維素酶直接加入時(shí)容易發(fā)生團(tuán)聚的問題，同時(shí)也避免到了在反應(yīng)后期加入，由于體系粘度高，四氧化三鐵和纖維素酶不易分散的問題，從而根本上解決了包覆不均勻問題。在步驟九中采用酸性條件下進(jìn)行凝膠，避免了中性條件下凝膠不易轉(zhuǎn)移的問題，并避免了中性條件下凝膠出現(xiàn)的凝膠不均勻的問題。在步驟十中，采用鋁箔袋包裝生產(chǎn)的磁性固定化酶，可避免酶失活，從而提高磁性固定化酶的存儲(chǔ)穩(wěn)定性。由于本發(fā)明的實(shí)施例主要步驟均在反應(yīng)釜中實(shí)現(xiàn)，因此本生產(chǎn)方法具有對(duì)設(shè)備要求不高、工藝簡(jiǎn)便、可操作性高等優(yōu)勢(shì)。上述步驟4水解反應(yīng)后，可以采用磁鐵回收磁性固定化酶，留作下一次使用。采用的磁鐵為永磁鐵或電磁鐵，且所述的永磁鐵采用釹鐵硼磁鐵；將磁鐵放置于步驟4中的水解反應(yīng)的設(shè)備中，攪拌最終水解反應(yīng)溶液，即可通過磁鐵吸附回收出磁性固定化酶。所述的磁性固定化酶的的回收方法還可以采用磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.2-0.4T之間的電磁鐵將最終水解反應(yīng)溶液中的磁性固定化酶吸取之后，斷電即可回收。
實(shí)施例一
步驟1：滅活處理
將生活垃圾分類后的纖維類垃圾進(jìn)行高溫蒸汽的滅活處理，高溫蒸汽處理過程中的蒸汽溫度在120℃，處理時(shí)間10min，確保其中的蟲卵及微生物滅活；滅活處理過程中，同時(shí)加入酸進(jìn)行處理，有效降解纖維素大分子，提高后期水解的效率，所述酸為甲酸；所述酸的濃度控制在1.0％，酸的總量依純酸的質(zhì)量計(jì)，酸噴灑量的質(zhì)量占纖維類垃圾干重的10％；
步驟2預(yù)處理
步驟2.1收集
收集步驟1中高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾，作為下一步水解反應(yīng)的原料；
步驟2.2預(yù)處理第一步驟
在高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾中加入EDTA溶液，EDTA溶液濃度在0.1mol/L，pH值控制在5，反應(yīng)2小時(shí)后，將固液分離；
步驟2.3預(yù)處理第二步驟
固液分離后的固體組分加入氧化鈣，氧化鈣與纖維類垃圾干重的比例為1.0％，形成混合物；向混合物中加入水形成混合溶液，水的質(zhì)量是纖維類垃圾干重的4倍，控制溫度在100℃，處理2小時(shí)。
步驟2.3預(yù)處理第三步驟
用濃度為36％值的鹽酸將步驟2.2堿處理后的混合溶液調(diào)節(jié)pH值6。
上述高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾殘?jiān)M(jìn)行預(yù)處理的主要目的是脫除其中的重金屬，尤其是鐵、錳、銅等元素，并將部分對(duì)酶活有影響的小分子脫除。
步驟3：水解
預(yù)處理后的混合物用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，固液分離后的固體組分加入到pH值4.0的緩沖溶液中，所述的緩沖溶液包括醋酸醋酸鈉緩沖溶液、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，或檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液，本實(shí)施例采用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液300克；所述緩沖溶液還加入固體組分0.5％(w/w)的纖維素酶，和固體組分0.1％(w/w)的青霉素，青霉素的作用是控制細(xì)菌增生。所述纖維素酶活力200IU/g，青霉素濃度為1％；在40℃溫度中，進(jìn)行72小時(shí)水解反應(yīng)，形成固液混合物；上述反應(yīng)水解過程中，所述固體組分是分批分次加入緩沖溶液中的，直到固液混合物中的固液比達(dá)到1∶3(w/w)。
步驟4：發(fā)酵
在步驟3水解后的固液混合物中的液體組分，液體組分中的葡萄糖濃度為8.8％，不轉(zhuǎn)移，液體組分通過離心分離獲得。添加釀酒酵母進(jìn)行發(fā)酵，釀酒酵母的添加比例為所述液體組分的1.0％(w/w)，發(fā)酵過程溫度40℃，發(fā)酵時(shí)間24小時(shí)，形成發(fā)酵液。
步驟5：蒸餾
蒸餾出步驟4中的發(fā)酵液中的乙醇，乙醇濃度達(dá)到4.5％(v/v)，共計(jì)收得乙醇產(chǎn)品10.5克。
在步驟3中的纖維素酶可以選擇自由酶，也可選擇能夠反復(fù)使用的固定化酶。
在步驟3水解后的固液混合物中的殘余固體進(jìn)行壓干后，留作進(jìn)一步焚燒發(fā)電使用。
實(shí)施例二
步驟1：滅活處理
將生活垃圾分類后的纖維類垃圾進(jìn)行高溫蒸汽的滅活處理，高溫蒸汽處理過程中的蒸汽溫度在125℃，處理時(shí)間120min，確保其中的蟲卵及微生物滅活；滅活處理過程中，同時(shí)加入酸進(jìn)行處理，有效降解纖維素大分子，提高后期水解的效率，所述酸為硫酸；所述酸的濃度控制在10％，酸同時(shí)依純酸的質(zhì)量計(jì)，酸噴灑量的質(zhì)量占纖維類垃圾干重的0.1％.
步驟2預(yù)處理
步驟2.1收集
收集步驟1中高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾，作為下一步水解反應(yīng)的原料；
步驟2.2預(yù)處理第一步驟
在高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾中加入EDTA溶液，EDTA溶液濃度在0.5mol/L，pH值控制在10，反應(yīng)6小時(shí)后，將固液分離；
步驟2.3預(yù)處理第二步驟
固液分離后的固體組分加入氧化鈣，氧化鈣與纖維類垃圾干重的比例為10％，形成混合物；向混合物中加入水形成混合溶液，水的質(zhì)量是纖維類垃圾干重的的20倍，控制溫度在35℃，處理48小時(shí)。
步驟2.3預(yù)處理第三步驟
用濃度為5％的鹽酸將步驟2.2堿處理后的混合溶液調(diào)節(jié)pH值8。
上述高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾殘?jiān)M(jìn)行預(yù)處理的主要目的是脫除其中的重金屬，尤其是鐵、錳、銅等元素，并將部分對(duì)酶活有影響的小分子脫除。
步驟3：水解
預(yù)處理后的混合物用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，固液分離后的固體組分加入到pH值5.5的緩沖溶液中，所述的緩沖溶液包括醋酸-醋酸鈉緩沖溶液、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，或檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液，本實(shí)施例采用檸檬酸檸檬酸鈉緩沖溶液300克；所述緩沖溶液還加入固體組分10％(w/w)的纖維素酶，和固體組分0.2％(w/w)的青霉素，青霉素的作用是控制細(xì)菌增生。所述纖維素酶活力20IU/g，青霉素濃度為1％；在60℃溫度中，進(jìn)行24小時(shí)水解反應(yīng)，形成固液混合物；上述反應(yīng)水解過程中，所述固體組分是分批分次加入緩沖溶液中的，直到固液混合物中的固液比達(dá)到1∶4(w/w)。
步驟4：發(fā)酵
在步驟3水解后的固液混合物中的液體組分，液體組分中的葡萄糖濃度為9.4％，不轉(zhuǎn)移，液體組分通過離心分離獲得。添加釀酒酵母進(jìn)行發(fā)酵，釀酒酵母的添加比例為所述液體組分的0.1％(w/w)，發(fā)酵過程溫度37℃，發(fā)酵時(shí)間48小時(shí)，形成發(fā)酵液。
步驟5：蒸餾
蒸餾出步驟4中的發(fā)酵液中的乙醇，乙醇濃度達(dá)到5.0％(v/v)，共計(jì)收得乙醇產(chǎn)品13.5克。
在步驟3中的纖維素酶可以選擇自由酶，也可選擇能夠反復(fù)使用的固定化酶。
在步驟3水解后的固液混合物中的殘余固體進(jìn)行壓干后，留作進(jìn)一步焚燒發(fā)電使用。
實(shí)施例三
步驟1：滅活處理
將生活垃圾分類后的纖維類垃圾進(jìn)行高溫蒸汽的滅活處理，高溫蒸汽處理過程中的蒸汽溫度在130℃，處理時(shí)間10min，確保其中的蟲卵及微生物滅活；滅活處理過程中，同時(shí)加入酸進(jìn)行處理，有效降解纖維素大分子，提高后期水解的效率，所述酸為鹽酸；所述酸的濃度控制在5.0％，酸同時(shí)依純酸的質(zhì)量計(jì)，酸噴灑量的質(zhì)量占纖維類垃圾干重的1.0％。
步驟2預(yù)處理
步驟2.1收集
收集步驟1中高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾，作為下一步水解反應(yīng)的原料；
步驟2.2預(yù)處理第一步驟
在高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾中加入EDTA溶液，EDTA溶液濃度在0.3mol/L，pH值控制在7，反應(yīng)5小時(shí)后，將固液分離；
步驟2.3預(yù)處理第二步驟
固液分離后的固體組分加入氧化鈣，氧化鈣與纖維類垃圾干重的比例為4.0％，形成混合物；向混合物中加入水形成混合溶液，水的質(zhì)量是纖維類垃圾干重的的10倍，控制溫度在60℃，處理24小時(shí)。
步驟2.3預(yù)處理第三步驟
用濃度為5-36％15％的鹽酸將步驟2.2堿處理后的混合溶液調(diào)節(jié)pH值7。
上述高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾殘?jiān)M(jìn)行預(yù)處理的主要目的是脫除其中的重金屬，尤其是鐵、錳、銅等元素，并將部分對(duì)酶活有影響的小分子脫除。
步驟3：水解
預(yù)處理后的混合物用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，固液分離后的固體組分加入到pH值4.8的緩沖溶液中，所述的緩沖溶液包括醋酸-醋酸鈉緩沖溶液、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，或檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液，本實(shí)施例采用醋酸-醋酸鈉緩沖溶液300克；所述緩沖溶液還加入固體組分2.0％(w/w)的纖維素酶，和固體組分0.2％(w/w)的青霉素，青霉素的作用是控制細(xì)菌增生。所述纖維素酶活力100IU/g，青霉素濃度為1％；在50℃溫度中，進(jìn)行48小時(shí)水解反應(yīng)，形成固液混合物；上述反應(yīng)水解過程中，所述固體組分是分批分次加入緩沖溶液中的，直到固液混合物中的固液比達(dá)到1∶3(w/w)。
步驟4：發(fā)酵
在步驟3水解后的固液混合物中的液體組分，液體組分中的葡萄糖濃度為10.6％，不轉(zhuǎn)移，液體組分通過離心分離獲得。添加釀酒酵母進(jìn)行發(fā)酵，釀酒酵母的添加比例為所述液體組分的0.5％(w/w)，發(fā)酵過程溫度37℃，發(fā)酵時(shí)間24小時(shí)，形成發(fā)酵液。
步驟5：蒸餾
蒸餾出步驟4中的發(fā)酵液中的乙醇，乙醇濃度達(dá)到6.0％(v/v)，共計(jì)收得乙醇產(chǎn)品15.8克。
在步驟3中的纖維素酶可以選擇自由酶，也可選擇能夠反復(fù)使用的固定化酶。
在步驟3水解后的固液混合物中的殘余固體進(jìn)行壓干后，留作進(jìn)一步焚燒發(fā)電使用。
實(shí)施例四
步驟1：滅活處理
將生活垃圾分類后的纖維類垃圾進(jìn)行高溫蒸汽的滅活處理，高溫蒸汽處理過程中的蒸汽溫度在121℃，處理時(shí)間60min，確保其中的蟲卵及微生物滅活；滅活處理過程中，同時(shí)加入酸進(jìn)行處理，有效降解纖維素大分子，提高后期水解的效率，所述酸為乙酸；所述酸的濃度控制在4.0％，酸同時(shí)依純酸的質(zhì)量計(jì)，酸噴灑量的質(zhì)量占纖維類垃圾干重的1.0％；
步驟2預(yù)處理
步驟2.1收集
收集步驟1中高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾，作為下一步水解反應(yīng)的原料；
步驟2.2預(yù)處理第一步驟
在高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾中加入EDTA溶液，EDTA溶液濃度在0.2mol/L，pH值控制在8，反應(yīng)4小時(shí)后，將固液分離；
步驟2.3預(yù)處理第二步驟
固液分離后的固體組分加入氧化鈣，氧化鈣與纖維類垃圾干重的比例為4.0％，形成混合物；向混合物中加入水形成混合溶液，水的質(zhì)量是纖維類垃圾干重的的8倍，控制溫度在50℃，處理16小時(shí)。
步驟2.3預(yù)處理第三步驟
用濃度為8.0％的鹽酸將步驟2.2堿處理后的混合溶液調(diào)節(jié)pH值7。
上述高溫蒸汽滅活處理后的纖維類垃圾殘?jiān)M(jìn)行預(yù)處理的主要目的是脫除其中的重金屬，尤其是鐵、錳、銅等元素，并將部分對(duì)酶活有影響的小分子脫除。
步驟3：水解
預(yù)處理后的混合物用離心機(jī)進(jìn)行固液分離，固液分離后的固體組分加入到pH值5.0的緩沖溶液中，所述的緩沖溶液包括醋酸-醋酸鈉緩沖溶液、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，或檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液，本實(shí)施例采用檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液；所述緩沖溶液還加入固體組分3.0％(w/w)的纖維素酶，和固體組分0.1％(w/w)的青霉素，青霉素的作用是控制細(xì)菌增生。所述纖維素酶活力80IU/g，青霉素濃度為1％；在50℃溫度中，進(jìn)行48小時(shí)水解反應(yīng)，形成固液混合物；上述反應(yīng)水解過程中，所述固體組分是分批分次加入緩沖溶液中的，直到固液混合物中的固液比達(dá)到1∶3(w/w)。
步驟4：發(fā)酵
在步驟3水解后的固液混合物中的液體組分液體組分中的葡萄糖濃度為9.8％，不轉(zhuǎn)移，液體組分通過離心分離獲得。添加釀酒酵母進(jìn)行發(fā)酵，釀酒酵母的添加比例為所述液體組分的0.4％(w/w)，發(fā)酵過程溫度35℃，發(fā)酵時(shí)間48小時(shí)，形成發(fā)酵液。
步驟5：蒸餾
蒸餾出步驟4中的發(fā)酵液中的乙醇，乙醇濃度達(dá)到4.9％(v/v)，共計(jì)收得乙醇產(chǎn)品12.6克。
在步驟3中的纖維素酶可以選擇自由酶，也可選擇能夠反復(fù)使用的固定化酶。
在步驟3水解后的固液混合物中的殘余固體進(jìn)行壓干后，留作進(jìn)一步焚燒發(fā)電使用。
上述說明示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。