[00131647]木薯发酵乙醇新型酶制剂的研制

1、项目来源与背景： （1）项目来源： 《木薯发酵乙醇新型酶制剂的研制》于2010年12月向南宁市科技局申请立项,经上级有关部门与专家研究批准,于2011年6月以南科发【2011】第53号文件下达的南宁市本级科技型中小企业计划创新资金第一批项目,合同编号为：201103004A,由南宁庞博生物工程有限公司承担。 （2）项目背景： 燃料乙醇属于生物质能源领域,已成为世界各国发展石油替代可再生能源的重点,2007年世界燃料乙醇产量达440亿升,主要集中在美国、巴西,占世界总产量的90.5%,分别为183亿升和160亿升。我国是能源消费大国,主要依靠煤炭、石油和天然气等化石能源,其中石油近半需要进口,而化石能源资源的有限性及对环境生态造成巨大压力,严重制约着经济社会的可持续发展,开发可再生生物质能源已成为我国能源领域的紧迫任务。2007年我国提出到2010年燃料乙醇产量达200万吨,2020年生物燃料乙醇达1000万吨。广西地处亚热带具有丰富生物质能源作物资源,主要有木薯和甘蔗为最多,发展生物质能源产业工作已经起步。2007年广西木薯原料产量就达800万吨,通过品种改良等工作,产量将超过1000万吨,计划2012年形成年产100万吨燃料乙醇,1000万吨以上燃料乙醇汽油能力。 目前,国内乙醇发酵生物酶产品有江苏星达、无锡赛德、山东隆大、丹尼斯克、杰能科及诺维信等公司,其中山东隆大、江苏星达等国内厂家产品性能与效果一般,多为粗品、工业级产品,不适应木薯生料发酵生产,生产收率低与成本高;而诺维信、杰能科公司产品发酵水平高,淀粉利用率高,且被中粮公司及全球乙醇厂所使用,因其价格高达65元/KG以上,生物酶使用成本成为所有燃料乙醇公司最头疼问题,处于原料与能耗之后排第三位,急需一种效果好,发酵水平高及价格适中的燃料乙醇生物酶产品。 2、项目技术原理及性能指标： （1）项目技术原理： 木薯→粉碎→调配→55℃木薯乙醇专用生物酶酶解→酵母发酵→发酵液处理→燃料乙醇 （2）主要技术指标完成情况： 木薯乙醇专用生物酶产品指标 项目考核指标实际完成情况结果 低温淀粉酶酶活力（万u/g） ≥1.02.0达标 糖化酶酶活力（万u/g） ≥15.018.0达标 水分（%） ≤8.04.82达标 3、项目技术的创造性与先进性： （1）成果创造性： ①筛选出木薯无蒸煮液化发酵工艺的淀粉酶和糖化酶菌种。 ②开发出酶修饰技术得到具有发酵温度低和耐PH值的淀粉酶和糖化酶。 ③研制出高效的木薯生料发酵燃料乙醇专用酶产品。 （2）成果先进性： ①通过从根霉、黑曲霉中筛选出生料低温的淀粉酶和糖化酶菌种,经固态发酵制备出所需的淀粉酶和糖化酶,最高酶活达12.3万u/g和55.3万u/g,为目前国内外最高水平。 ②通过酶修饰技术研制成PH值为4.8-6.2和温度为45-58℃,适合于木薯生料低温发酵的专用淀粉酶和糖化酶。 ③研发出一条木薯生料无液化、低温节能、工序与投资少的发酵乙醇新工艺与技术,发酵乙醇浓度高达15.7%,最高温度只有50-58℃,远低于现在的105℃。 ④经广西科技情报所查新,国内无同类产品研究和生产的文献报告,已申请国家1项实用新型和1项发明专利,已获1项实用新型和1项发明专利。 4、项目技术的成熟程度,适用范围和安全性： （1）项目技术成就度： 筛选出生料水解的淀粉酶和糖化酶菌种,研发出木薯生料发酵制备燃料乙醇新型生物酶产品,建成年产250吨木薯乙醇专用生物酶生产线,并实现销售。 项目经中试已确立了生产工艺的基本设计和产品性能参数,明确了生产过程中的关键点、质量控制的关键点以及生产质量控制方案和产品生产质量控制制度,生产质量基本稳定,成品率大约为88%,在进一步优化与完善,成品率应能达到95%。 （2）项目适用范围： 木薯乙醇专用生物酶是一种复合酶,由糖化酶和淀粉酶等组成。糖化酶是经选育优良黑曲霉菌种深层发酵、精制,能高效水解液化淀粉的非还原性末端中1,4和1,6-α-糖苷键,在水解过程中,葡萄糖从分子链的非还原性末端被逐个水解下来。淀粉酶可高效水解淀粉、可溶性糊精及低聚糖中的α－1,4葡萄糖苷键,使溶液的黏度迅速降低,分解成具有不同长度的链的糊精和低聚糖,深度水解可生成葡萄糖及麦芽糖,可广泛应用淀粉类加工、淀粉糖生产及乙醇发酵生产,特别适合木薯或生料低温发酵生产燃料乙醇。 5、项目应用情况及存在的问题： （1）本项目产品实际使用及销售等情况： 本项目产品针对木薯生料无蒸煮发酵而开发,筛选出生料水解淀粉酶和糖化酶菌种,采用酶修饰技术,开发发酵温度低、淀粉转化率与发酵乙醇浓度高等特点木薯乙醇专用酶产品,价格仅为35-50元/㎏,诺维信同类产品价格为65元/㎏,低了20%多,具有较大竞争力。项目木薯乙醇专用生物酶产品,主要销往客户中粮（北海）乙醇能源公司、广西新天德能源公司、武鸣安宁木薯能源公司、优尼特实业集团有限公司、北京市老才臣食品有限公司、青岛蒂芬妮生物工程有限、陕西森弗高科实业有限公司等公司,累计新增产值220万元,利税61.3万元。 （2）项目存在问题： ①项目试产中工艺技术细节上没有做好致使生产产品收率不稳,波动较大,影响产品成本及项目盈利。 ②项目产品应用性能在个别领域效果不够明显。 （3）项目改进意见： ①通过中试与试产进一步摸索一套可行有效项目生产工艺技术操作规程,优化工艺参数。 ②加强工人培训,技能大比武,苦练内功,通过考核合格上岗,使生产操作达到较高水平。 ③加强与科研院所及院校的合作,优化工艺及开发更多产品应用领域。