技术领域
[0001] 本
发明属于生物领域，具体涉及一种利用生物质生产生物
液体燃料的方法。
背景技术
[0002] 人类社会自20世纪进入以石油为主要
能源及化学品原料的时代，随着工业技术的发展和人们生活
水平的提高，
汽车需求量也随之增加。由此带来了两个严重的问题：1、石油为不
可再生能源，储量有限，由于大量的开采，消耗过快，已面临供需失衡的状态；2、用石油作为燃料及化学品原料引起了环境的严重破坏，特别是石油燃烧排放的二
氧化
碳及颗粒物导致了严重的
温室效应和空气污染，引发了严重的环境和社会问题。基于上述两点，人们正在努
力开发清洁的可再生新能源。
燃料乙醇是近年来受到越来越多关注的清洁能源之一。将其添加到
汽油中，能够提高汽油的
辛烷值，稀释汽油中苯及芳
烃等有毒化合物，有助于汽油充分燃烧，显著降低空气污染物排放，是具有巨大发展潜力的可再生能源。
[0003] 传统的
燃料乙醇(即，第一代燃料乙醇)主要以玉米等
淀粉基原料生产，主要生产工艺路线为：原料
粉碎—液
糖化—
发酵—蒸馏—乙醇—脱水—变性—燃料乙醇。该工艺中液糖化底物浓度超过25％，甚至高达30％，发酵成熟醪液中的乙醇浓度达到12-15％甚至更高，相应的乙醇蒸馏能耗较低(1.5-3吨-
蒸汽/吨乙醇)。由于乙醇浓度高且发酵残渣
蒸发凝液回用，使总水耗也较低，仅为1.5-4吨/吨乙醇，整个生产过程具备显著的清洁能源的特点。目前，玉米燃料乙醇在美国得到深入发展和广泛应用，取得了显著的经济和社会效益。然而，玉米乙醇在一定时期及一定地区存在与饲用粮竞争原料的问题，发展受到一定限制。
以秸秆等木质
纤维素原料生产燃料乙醇(即，第二代燃料乙醇)，能够充分利用农业废弃物，保障国家能源安全、减少环境污染和资源浪费，拉动就业，提高农民收入，近年来受到广泛关注。
[0004] CN107446957A公开了一种燃料乙醇及其制备方法，针对秸秆中木质素包裹
纤维素，它们中间存在着化学连接键，不利于酶
水解及发酵过程，降低纤维素变成乙醇的转化率的问题，但是本发明的制备方法获得的乙醇浓度只有0.05mg/ml，乙醇生产浓度低。CN105060621B公开了一种强化生化处理纤维素燃料乙醇
废水的方法，并公开了每生产1吨纤维素燃料乙醇，将产生约25～35t工业废水。纤维素燃料乙醇生产废水中有机物浓度高。
CN104986855B公开了一种纤维素燃料乙醇废
水处理方法，并具体公开了纤维素燃料乙醇生产过程中所产生的废水中
硫酸盐和
氨氮浓度高，每生产1吨纤维素燃料乙醇，将产生约25～
35t工业废水，纤维素燃料乙醇生产过程中所产生的废水中
硫酸盐和氨氮浓度高，大大制约了纤维素燃料乙醇行业的发展。
[0005] 木质纤维素结构复杂，降解困难，通常需要加入化学
试剂进行预处理，相应的会产生大量的非糖降解产物和抑制物，阻碍了后续酶解发酵效率。在现有的预处理方法中，稀酸法(主要是硫酸)是比较常用的工程选择方案。但稀硫酸在高温蒸煮时会严重
腐蚀设备，造成安全隐患并增加装置投资与维护
费用。尤其是在高温条件下，例如
温度大于140℃)，金属腐蚀速率会增加10倍以上，大大降低材料的寿命。而且，在蒸煮过程中，随着物料在螺旋带动下向前推进，秸秆颗粒与金属内壁之间产生摩擦，这会破坏金属内壁的
钝化保护膜，加快腐蚀。为了提高设备寿命，也可采用
耐腐蚀性较强的
合金钢、哈氏合金等金属，但是设备成本将相应的提高5-10倍，使生产成本显著增加，产业难以为继。
[0006] 其次由于木质纤维素转化率较低，废水中常含有大量未降解的有机质，使其COD高达40000，甚至100000，
污水处理难度大。硫酸的使用又会造成废水中硫酸根浓度高，一般都在3000mg/l以上，高的甚至超过15000mg/l，给废水处理带来很大压力。硫酸根在厌氧条件下容易被
硫酸盐还原菌还原成
硫化氢；而水相中硫化氢存在，可以抑制厌氧产甲烷菌的生长，严重者还会导致其中毒死亡，使得有机物的去除效率明显下降，废水处理难度和成本大大提高。由于在酶解过程中需要调节pH值，通常采用
氨水中和，以避免引入可溶
金属离子，但这也导致了废水中的氨氮含量过高，同样增加了污水处理的难度，使运行成本显著增加，经济性差。
[0007] 此外，由于木质纤维素降解性差，通常使用的水解体系底物浓度较低，一般为10-15％，相应的发酵醪液乙醇浓度也较低，一般为3-5％(v/v)。如此低的乙醇浓度使得蒸馏提取过程中的蒸汽消耗超过6吨/吨乙醇，水耗高达25吨/吨乙醇以上，与第1代玉米淀粉乙醇相比成本显著增加。而且，由于发酵残渣废液处理后难以回用，产品的经济性与环保性没有竞争力，导致纤维素乙醇的工业化迟迟难以实现。
[0008] 现有纤维素乙醇主流生产工艺存在设备腐蚀、成熟醪乙醇浓度低蒸馏能耗高、水耗高污水难以处理的问题。尤其是生产中废水
排放量大，且水中有机物、硫酸盐、氨氮浓度高，处理难度大，直接排放又严重污染环境，这大大制约了纤维素乙醇行业的发展。而本发明针对现有工艺中的问题，经过大量的具有创造性的劳动研发出了一种新工艺，本发明公开的新工艺不使用硫酸，既解决了设备腐蚀问题，废水废渣又可直接浓缩蒸发生产高附加值产品
黄腐酸有机肥，蒸发凝液还可以回用，节省了水耗，更重要的是大大降低了污水处理成本。此外，本工艺发酵成熟醪液的乙醇浓度超过7.6％，甚至可以达到10％，高于现有行业工业化技术。整个生产过程清洁、环保，既显著降低了水耗，也大大降低了蒸发及分离精馏的蒸汽消耗，显著提高了设备利用效率和装置产能，是具有良好发展潜力和应用前景的可再生能源新技术。
[0009] 由此可见，现有的纤维素乙醇生产工艺复杂，成本高，耗水量大，污水处理难度大，使得这一技术的工业化进展缓慢。
发明内容
[0010] 发明概述
[0011] 为了解决上述问题，本
申请发明人惊奇的发现使用本发明所述方法一方面可以大幅度提高乙醇生产效率，另一方面解决了目前
生物燃料生产过程中产生的废水废渣问题，将原有废水废渣转化为高附加值
肥料。
[0013] 辅料：本申请所述的辅料是指加入到预处理的废液中以制取有机肥的固体物质包括但不限于a)生物质发酵残渣，b)生物质备料、粉碎、除杂、清洗阶段的可用
筛下物或分离物，c)腐植酸，或d)发酵残渣继续处理后的物料。其中，发酵残渣可以为生物液体燃料提取后的剩余物。生物质：包括但不限于木质纤维素的原料，可以是林业作物也可以是
农作物秸秆等，例如稻秆、玉米秸秆、玉米皮、玉米芯、麦秆、
棉杆、木片、锯末等。
[0014] 腐植酸：腐植酸是有机物质经
微生物一系列分解和合成而形成的一种多种类分子有机物，广泛存在于
土壤、
褐煤、
泥炭、
风化煤、河流、湖泊、海洋和
沼泽中。经加工处理后可作为有机肥广泛用于农业和林业中。
[0015] 黄腐酸：是一种小分子的腐植酸，主要用作生产
叶面肥、冲
施肥、农用肥料增效剂、
植物生长调节剂等。
[0016] 生物液体燃料：泛指由生物质转化或提取的液体燃料或可
液化的气体燃料，可以部分或全部替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。包括生物乙醇、丁醇、甲烷等。
[0017] 本发明的有益效果在于：
[0018] 1、使用本技术可获得高浓度糖液(130-235g/l)，明显高于现有行业工业化技术。用于生产乙醇时，能够得到浓度高于7.6％(v/v)的乙醇发酵醪液，大大提高了纤维素乙醇经济性。
[0019] 2、显著提高设备利用效率，降低了水耗，节省了蒸发及分离精馏的蒸汽消耗。
[0020] 3、使用亚硫酸盐或亚硫酸氢盐进行生物燃料生产，将原有乙醇生产中的污染源转化获得高附加值的黄腐酸肥料，降低污染，本发明所述技术方案使纤维素乙醇成本冲减后具有竞争力，规模化生产可行。
[0021] 4、本工艺使用更少的化学品、更短的反应时间，得到更高收率的乙醇。
[0022] 发明的详细说明
[0023] 本发明涉及一种利用生物质生产生物液体燃料的方法，其特征在于，在获得高浓度生物液体燃料的同时，可以获得高附加值的固态肥或液态肥；所述方法使用的步骤至少包括：步骤一：在生物质原料中加入亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，加热升温进行蒸煮，其中，所述生物质原料的w/w浓度为10-45％，亚硫酸盐或亚硫酸氢盐w/w浓度为0.1-15％；步骤二：将蒸煮后的物料进行固液分离，得到液相和含纤维素的固相；步骤三：在所述液相中加入辅料，形成固态肥或液态肥；步骤四：在含纤维素的固相中加入酶制剂进行水解产糖；步骤五：在糖液中接入菌种进行发酵，获得生物液体燃料。
[0024] 特别的，本发明人惊奇的发现，使用本发明所述方法可以获得高浓度生物液体燃料，高浓度生物液体燃料为发酵醪液中生物液体燃料v/v浓度达到7.6％以上的生物液体燃料。
[0025] 优选的，步骤一还包括
碱预处理或酸预处理步骤，所述步骤为：a)使用碱液和亚硫酸盐或亚硫酸氢盐同时添加，或者b)使用碱液在亚硫酸盐或亚硫酸氢盐之前添加，或者c)使用碱液在亚硫酸盐或亚硫酸氢盐之后添加，或者d)使用酸液在亚硫酸盐或亚硫酸氢盐之前添加，或者e)使用酸液在亚硫酸盐或亚硫酸氢盐之后添加，或者f)使用酸液和亚硫酸盐或亚硫酸氢盐同时添加。
[0026] 亚硫酸盐或亚硫酸氢盐为一价可溶性盐或二价可溶性盐；优选的，所述亚硫酸盐或亚硫酸氢盐选自Na2SO3、K2SO3、MgSO3、CaSO3、(NH4)2SO3、NaHSO3、KHSO3或NH4HSO3中的一种或多种；更优选的，所述亚硫酸盐或亚硫酸氢盐为一价可溶性盐。
[0027] 亚硫酸盐或亚硫酸氢盐的w/w浓度可以为0％-30％之间的任意浓度，具体的亚硫酸盐或亚硫酸氢盐的w/w浓度为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、
2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、
3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、
4.8％、4.9％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、
19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％。
[0028] 在具体的实施方式中亚硫酸盐或亚硫酸氢盐w/w浓度为0.1-15％，优选的浓度为0.5-10％，更优选为1-5％。
[0029] 碱蒸煮中使用的碱为一价可溶性碱或二价可溶性碱；优选的，所述碱选自KOH、NaOH或氨水中的一种或多种。
[0030] 碱液或酸液的w/w浓度可以为0％-20％之间的任意浓度，具体的碱液或酸液的w/w浓度可以为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、
2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、
3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％、
6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％。
[0031] 在一个具体的
实施例总使用的酸液w/w浓度为0.1-5％，碱液浓度为0.1-10％，更优选的为0.3-5％。
[0032] 底物的w/w浓度可以为1％-45％之间的任意浓度，具体的底物的w/w浓度可以是1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、
18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、
33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％。
[0033] 在一个具体的实施例中，步骤一中所述加热升温的条件为：加热升温至140-200℃，优选为150-190℃，更优选为158-180℃，保温时间为15-200分钟，优选为30-120分钟，在一个实施例中时间为35-100分钟。
[0034] 在另一个具体的实施例中，步骤二中，所述固液分离后还包括洗涤步骤，所述洗涤步骤包括在得到的固相中加入水进行洗涤，洗涤时固含量为12-30％，优选为15-25％；进一步优选的，洗涤使用的水为热水，更优选的，洗涤使用的水为50-90℃热水。
[0035] 在另一个具体的实施例中，步骤三中所述液相加入的辅料的比例为1:10-10:1、1:9-9:1、1:8-8:1、1:7-7:1、1:6-6:1、1:5-5:1、1:4-4:1、1:3-3:1、1:2-4:1。
[0036] 在一个具体的实施方式中，步骤三中使用的辅料选自：a)生物质发酵残渣，b)生物质备料、粉碎、除杂、清洗阶段的可用筛下物或分离物或洗渣，c)腐植酸，或d)发酵残渣继续处理后的物料。优选的，所述辅料为：a)生物质发酵残渣，所述发酵残渣为步骤五中生物液体燃料提取后的剩余物；或b)生物质备料、粉碎、除杂、清洗阶段的可用筛下物或分离物或洗渣，所述筛下物或分离物为将生物质进行粉碎后获得的可用的废物；或所述洗渣为将生物质除杂时在20-80℃的条件下进行水洗后进行固液分离获得的固相残渣；c)发酵残渣继续处理后的物料，优选的，物料为发酵残渣加入亚硫酸盐或者采用碱/氧法处理后的物料。
[0037] 生物质为含有木质素的纤维素原料，优选的，生物质为稻秆、玉米秸秆、玉米皮、麦秆、玉米芯、棉杆、木片、锯末、蔗渣等。
[0038] 在本发明的具体实施方式中，获得的固态肥或液态肥为含黄腐酸的肥料。
[0039] 在一个具体的实施方式中，步骤二中将蒸煮后的物料进行固液分离后，直接酶解，或者在固体中加入热水，充分混合后，再进行固液分离，该步骤可重复多次，将多次分离得到的液体混合，用于步骤三中固态肥或液态肥的生产；
[0040] 优选的，所述步骤二中将蒸煮后的物料进行固液分离后，在固体中加入热水，充分混合后，再次进行固液分离，将两次分离得到的液体混合，用于步骤三中固态肥或液态肥的生产。
[0041] 更优选的，对步骤二所述固液分离后的固相物料进行
研磨，优选的，使用高剪切
磨碎设备进行研磨，更优选的，所述高剪切磨碎设备为胶体磨、盘磨、锤磨等。
[0042] 调节预处理蒸煮后的物料或研磨后的物料pH至4.0-6.0，底物浓度15％-30％，加入复合酶制剂后，在40-60℃温度下反应24-72小时，在一个实施例中使用浓度为0.5-5％w/w的复合酶制剂。
[0043] 本发明使用的复合酶制剂包括纤维素酶、半纤维酶和/或β-
葡萄糖苷酶，所述半纤维素酶包括木聚糖酶、半乳糖苷酶、甘露糖苷酶、阿拉伯呋喃糖苷酶和/或β-木糖苷酶等。
[0044] 本发明一个具体实施方式中，酶解液中接入戊糖/己糖共发酵菌株，接种量为0.05-5g/l，在30-40℃温度下反应24-72小时。
[0045] 本发明一个具体的实施方式中，生物液体燃料为乙醇、丁醇或甲烷。
[0046] 在一个具体的实施方式中，在制备获得高浓度生物液体燃料的同时，可以获得高附加值的固态肥或液态肥；所述方法使用的步骤至少包括：步骤一：将生物质原料进行预处理；步骤二：在生物质原料中加入亚硫酸盐，所述生物质原料的w/w浓度为10-45％，加热升温进行蒸煮，其中，亚硫酸盐w/w浓度为0.1-15％；步骤三：将步骤二所得产物加入酶制剂进行酶解；步骤四：将步骤三所得产物进行发酵，生产获得生物液体燃料和发酵残渣；步骤五：将发酵残渣进一步处理获得固态肥或液态肥。
[0047] 本发明所述的方法在用于燃料乙醇和含黄腐酸的肥料联合生产中的应用。
[0048] 本发明所述的方法制备的燃料乙醇或含黄腐酸的肥料。
[0049] 以上只是概括了本发明的一些方面，不是也不应该认为是在任何方面限制本发明[0050] 本
说明书提到的所有
专利和出版物都是通过参考文献作为整体而引入本发明的。本领域的技术人员应认识到，对本发明可作某些改变并不偏离本发明的构思或范围。下面的实施例进一步详细说明本发明，不能认为是限制本发明或本发明所说明的具体方法的范围。
具体实施方式
[0051] 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行
修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
[0052] 在以下实施例和对比例中，乙醇含量采用HPLC方法进行测定，具体条件为：
[0053] BIO-RAD分析柱HPX-87H
[0054] 进样体积：20μL
[0055] 流动相：0.005M硫酸，经过0.2μm过滤
膜过滤并脱气
[0056] 流速：0.5mL/min
[0057] 柱温：55-65℃
[0058] 检测器温度：尽量接近柱温
[0059] 检测器：折光率检测器
[0060] 运行时间：50min。
[0061] 在以下实施例和对比例中，黄腐酸含量依据HG/T 3276-2012《腐植酸铵肥料分析方法》中容量法进行测定。
[0062] 酶制剂购自商业酶制剂公司，其中，纤维素酶购自尤特尔；半纤维酶购自诺维信；β-葡萄糖苷酶产品购自诺维信；β-半乳糖苷酶购自尤特尔；甘露糖酶购自夏盛；阿拉伯呋喃糖苷酶购自尤特尔；β-木糖苷酶购自诺维信；木聚糖酶购自尤特尔。
[0063] 戊糖/己糖共发酵菌株(又称C5菌株)为按照CN201310752782.X的说明书中实施例1的方法制备得到的酿酒
酵母。
[0064] C5菌株培养方法为：将发酵酵母接种于YEPD培养基(酵母膏10g/L，蛋白胨20g/L，葡萄糖20g/L，其余为水，pH值为6)中，于20℃、200rpm条件下培养至细胞
密度为2×108个/mL，以得到C5菌株的酵母液。
[0065] 将酶解液投入
发酵罐中，并且，将C5菌株的酵母液经生理盐水洗涤、离心后，将发酵酵母接入YEPD培养基中，加入500ppm的尿素，厌氧发酵。
[0066] 实施例1亚硫酸钠直接蒸煮制备乙醇
[0067] (一)将玉米秸秆用亚硫酸钠蒸煮
[0068] 在玉米秸秆中加入亚硫酸钠进行蒸煮，底物浓度为20％，亚硫酸钠浓度为2％(w/w)。充分混合，密封后加热蒸煮，温度为165℃，时间为90分钟。蒸煮结束后，将物料进行
挤压，固液分离。固体中加入80℃热水，充分搅拌混合后，进行第二次固液分离。
[0069] (二)利用分离液相制取有机肥
[0070] 将两次分离得到的液体合并，加入发酵残渣，充分混合后，蒸发浓缩，得到固态黄腐酸肥料。
混合液和加入的发酵残渣的比例为1:1。所得肥料中黄腐酸w/w含量为21.6％。
[0071] (三)将固体进行酶解和发酵
[0072] 向分离的固体中加入水和纤维素酶，酶制剂浓度为4％w/w，底物浓度为20％，pH为5.0，在50℃摇床中，酶解72小时。
[0073] 酶解结束后，在酶解液中接种C5酵母，接种量为3g/l，32℃发酵72小时。发酵结束后，乙醇浓度为5.86％(v/v)。
[0074] 实施例2亚硫酸铵直接蒸煮制备乙醇
[0075] (一)将玉米秸秆用亚硫酸铵蒸煮
[0076] 在玉米秸秆中加入亚硫酸铵进行蒸煮，底物浓度为20％，亚硫酸铵浓度为2％(w/w)。充分混合，密封后加热蒸煮，温度为185℃，时间为90分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离。固体中加入80℃热水，搅拌混合后，进行第二次固液分离。
[0077] (二)利用分离液相制取有机肥
[0078] 将两次分离得到的液体合并，加入发酵残渣后，蒸发浓缩，得到固态黄腐酸肥料。混合液和加入的发酵残渣的比例为1:1。所得肥料中黄腐酸含量为19.7％。
[0079] (三)将固体进行酶解和发酵
[0080] 向分离的固体中加入水和纤维素酶，酶制剂浓度为4％w/w，底物浓度为20％，pH为5.0，在50℃摇床中，酶解72小时。
[0081] 酶解结束后，在酶解液中接种C5酵母，接种量为3g/l，32℃发酵72小时。发酵结束后，乙醇浓度为4.35％(v/v)。
[0082] 实施例3碱处理制备乙醇
[0083] (一)同时加入氢氧化钠和亚硫酸铵进行蒸煮
[0084] 在玉米秸秆中同时加入氢氧化钠和亚硫酸铵进行蒸煮，底物浓度为20％，氢氧化钠浓度为3％(w/w)，亚硫酸铵浓度为2％(w/w)。密封后加热蒸煮，温度为185℃，时间为90分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离。固体中加入80℃热水，搅拌混合后，进行第二次固液分离。
[0085] (二)利用分离液相制取有机肥
[0086] 将两次分离得到的液体合并，加入发酵残渣后，蒸发浓缩，得到固态黄腐酸肥料。混合液和加入的发酵残渣的比例为1:1。所得肥料中黄腐酸含量为29.5％。
[0087] (三)将固体进行酶解和发酵
[0088] 向分离的固体中加入水和纤维素酶，酶制剂浓度为4％w/w，底物浓度为20％，pH为5.0，在50℃摇床中，酶解72小时。
[0089] 酶解结束后，在酶解液中接种C5酵母，接种量为3g/l，32℃发酵72小时。发酵结束后，乙醇浓度为7.78％(v/v)。
[0090] 实施例4先碱处理后添加亚硫酸盐制备乙醇
[0091] (一)将玉米秸秆用氢氧化钠溶液预蒸煮
[0092] 在玉米秸秆中加入氢氧化钠进行预蒸煮，底物浓度为20％，氢氧化钠浓度为3％(w/w)，温度为80℃，时间为50钟。
[0093] (二)将玉米秸秆继续用亚硫酸钠蒸煮
[0094] 在预蒸煮后的物料中加入2％(w/w)亚硫酸铵进行蒸煮，充分混合，密封后加热蒸煮，温度为185℃，时间为90分钟。
[0095] 其余步骤同实施例2。
[0096] 得到固态肥料中黄腐酸含量为33.6％，乙醇浓度为8.42％(v/v)。
[0097] 实施例5先添加亚硫酸盐后碱处理制备乙醇
[0098] 在玉米秸秆中加入亚硫酸铵，底物浓度为20％，亚硫酸铵浓度为2％(w/w)。密封后，在80℃下蒸煮50分钟，之后再加入3％(w/w)氢氧化钠，在185℃下继续蒸煮90分钟。
[0099] 其余步骤同实施例2。
[0100] 得到固态肥料中黄腐酸含量为30.4％，乙醇浓度为7.93％(v/v)。
[0101] 实施例6先添加亚硫酸盐后使用酸预处理制备乙醇
[0102] 在玉米秸秆中加入亚硫酸铵，底物浓度为20％，亚硫酸铵浓度为2％(w/w)。密封后，在80℃下蒸煮50分钟，之后再加入3％(w/w)乙酸，在185℃下继续蒸煮90分钟。
[0103] 其余步骤同实施例2。
[0104] 最终得到的乙醇浓度为7.25％(v/v)。
[0105] 实施例7同时添加亚硫酸盐和酸处理制备乙醇
[0106] 在玉米秸秆中，底物浓度为20％，同时加入亚硫酸铵和乙酸，亚硫酸铵浓度为2％(w/w)，乙酸加量为3％(w/w)。密封后，在185℃下蒸煮90分钟。
[0107] 其余步骤同实施例2。
[0108] 最终得到的乙醇浓度为6.86％(v/v)。
[0109] 实施例8先加酸后使用亚硫酸盐制备乙醇
[0110] 在玉米秸秆中，底物浓度为20％，加入3％(w/w)乙酸，在80℃下蒸煮50分钟，之后再加入亚硫酸铵2％(w/w)，在185℃下继续蒸煮90分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离。
[0111] 其余步骤同实施例2。
[0112] 最终得到的乙醇浓度为7.75％(v/v)。
[0113] 实施例9生物质底物浓度优化实验
[0114] 本实施例按照实施例4的方法进行，不同是使用亚
硫酸钾，同时改变蒸煮时的底物浓度。结果见表1.
[0115] 表1实验结果
[0116]
[0117] 实施例10预蒸煮条件优化——碱液选择
[0118] 在棉杆(底物浓度为18％)中加入不同碱液进行优化，碱液的浓度均为3％，碱液预蒸煮温度为100℃，蒸煮时间为50分钟。之后加入亚硫酸钠，浓度为2％。密封后加热蒸煮，温度为160℃，时间为60分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离，固体中加入60℃热水，搅拌混合后，进行第二次固液分离。之后，按照实施例1中所述步骤，制备含有黄腐酸的肥料，挤出液与辅料添加比例是2:1。之后经过酶解和发酵生产乙醇，结果参见表2。
[0119] 表2预蒸煮条件优化实验结果
[0120]
[0121] 实施例11预蒸煮条件优化
[0122] 在麦杆(底物浓度18％)中加入2.5％(w/w)的氢氧化钠溶液进行预蒸煮，对预蒸煮条件进行优化。之后加入4％(w/w)的亚硫酸钠，继续蒸煮，温度为160℃，时间为80分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离，固体中加入60℃热水，搅拌混合后，进行第二次固液分离。之后，按照实施例1中所述步骤，制备含有黄腐酸的固态肥料，挤出液与辅料添加比例是2:3。之后经过酶解和发酵生产乙醇，结果参见表3。
[0123] 表3预蒸煮条件优化实验结果
[0124]实施例12亚硫酸盐种类优化实验
[0125] 在玉米秸秆(底物浓度为20％)中加入氢氧化钾进行预蒸煮，氢氧化钾浓度为4％，预蒸煮温度为100℃，蒸煮时间为50分钟。之后加入亚硫酸盐，浓度为3％。密封后加热蒸煮，温度为170℃，时间为90分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离。固体中加入80℃热水，搅拌混合后，进行第二次固液分离。之后，按照实施例1中所述步骤，制备乙醇，结果参见表4。
[0126] 表4预蒸煮条件优化实验结果
[0127]
[0128] 实施例13预蒸煮条件优化——氢氧化钠添加量
[0129] 在稻杆(底物浓度为20％)中加入氢氧化钠进行预蒸煮，优化氢氧化钠加量，蒸煮温度为90℃，蒸煮时间为50分钟。之后加入亚硫酸铵，浓度为4％(w/w)。密封后加热蒸煮，温度为165℃，时间为60分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离，固体中加入90℃热水，搅拌混合后，进行第二次固液分离。之后，按照实施例1中所述步骤，制备含有黄腐酸的固态肥料，挤出液与辅料添加比例是1:1。之后经过酶解和发酵生产乙醇，结果参见表5。
[0130] 表5预蒸煮条件优化实验结果
[0131]
[0132] 实施例14亚硫酸盐添加量的优化实验
[0133] 在蔗渣(底物浓度为17％)中加入1％的氢氧化钾进行预蒸煮，蒸煮温度为80℃，蒸煮时间70分钟，将亚硫酸铵浓度进行优化，密封后加热蒸煮，温度为165℃，时间为50分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离。固体中加入90℃热水，充分混合后，进行第二次固液分离。之后，按照实施例2中所述步骤，制备含有黄腐酸的固态肥料，挤出液与辅料添加比例是1:1。之后经过酶解和发酵生产乙醇，结果参见表6。
[0134] 表6实验结果
[0135]
[0136] 实施例15亚硫酸盐蒸煮温度对预处理效果的影响实验
[0137] 在玉米秸秆(固含量为25％)中加入2％(w/w)的氢氧化钠进行预蒸煮，蒸煮温度为90℃，蒸煮时间为50分钟。之后加入亚
硫酸钾，浓度为5％(w/w)，密封后加热蒸煮。将蒸煮温度进行优化，时间为30分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离，固体中加入80℃热水进行洗涤，进行固液分离。之后，按照实施例1中所述步骤，制备含有黄腐酸的固态肥料，挤出液与辅料添加比例是4:1。之后经过酶解和发酵生产乙醇，，结果参见表7。
[0138] 表7实验结果
[0139]
[0140] 实施例16亚硫酸盐蒸煮时间对预处理效果的影响实验
[0141] 在玉米芯(底物浓度为30％)中加入1％的氢氧化钠进行预蒸煮，蒸煮温度为100℃，蒸煮时间为50分钟。之后加入7％的亚硫酸铵，密封后加热蒸煮，蒸煮温度150℃，对蒸煮时间进行优化。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离，固体中加入60℃热水进行洗涤，进行固液分离。之后，按照实施例2中所述步骤，制备含有黄腐酸的固态肥料和乙醇，结果参见表8。
[0142] 表8实验结果
[0143]
[0144] 实施例17酶解底物浓度实验
[0145] (一)将麦秆用亚硫酸铵蒸煮
[0146] 在麦秆秸秆(底物浓度为17％)中加入4.5％氢氧化钠进行预蒸煮，蒸煮温度为80℃，蒸煮时间为50分钟。之后加入4％的亚硫酸钠，密封后继续加热蒸煮，蒸煮温度190℃，时间30分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离。固体中加入热水进行洗涤，对热水温度进行优化，之后再次进行固液分离。
[0147] (二)利用分离液相制取有机肥
[0148] 将两次分离得到的液体合并，加入发酵残渣，充分混合后，蒸发浓缩，得到黄腐酸固态肥料。混合液和加入的发酵残渣的比例为1:1。所得肥料中黄腐酸含量为38.4％(w/w)。
[0149] (三)将固体进行酶解和发酵
[0150] 向分离的固体中加入水和酶，酶制剂为含有纤维素酶、半纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的复合酶，酶制剂浓度为5％w/w，对酶解底物浓度进行优化，pH为4.8，在52℃摇床中，酶解60小时。
[0151] 酶解结束后，在酶解液中接种C5酵母，接种量为3g/l，33℃发酵60小时。发酵结束后，测定乙醇浓度。结果参见表10。
[0152] 表10实验结果
[0153]
[0154] 实施例18磨浆实验
[0155] 在蔗渣(底物浓度为17％)中加入1％的氢氧化钾进行预蒸煮，蒸煮温度为80℃，蒸煮时间70分钟。之后加入5％的亚硫酸铵溶液，密封后继续加热蒸煮，温度为165℃，时间为50分钟。蒸煮结束后，将物料进行挤压，固液分离。固体中加入热水进行洗涤，之后再次进行固液分离。取出一部分分离出的固体，使用盘磨进行磨浆后，挤压固液分离，将固体进行酶解和乙醇。剩下的未磨浆的固体，在同样的条件下进行酶解和乙醇发酵。酶制剂为含有纤维素酶、半纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的复合酶。酶解和发酵条件同实施例4。
[0156] 在不磨浆条件下，发酵乙醇浓度为7.88％(v/v)；磨浆后，发酵乙醇浓度为8.76％(v/v)，提高11％。
[0157] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0158] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0159] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
