一种微生物发酵甲醇汽油及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种微生物发酵甲醇汽油，属于甲醇汽油技术领域。


背景技术：

2.着世界经济的迅速发展，汽车保有量正逐年上升，车用燃料的需求量在不断增加，环境问题也日益严重，随着世界能源储量日趋短缺，石油资源日益枯竭的形势将更为严峻。我国经济正高速发展，每年消耗的石油大部分需要进口。能源和环境问题制约着我国经济的快速发展。因此，寻求新的清洁替代能源已成为促进我国经济发展的关键课题。
3.甲醇是一种无色透明的易挥发液体，辛烷值高，抗爆性好，含氧量高，其燃烧性能与汽油相似，燃烧后hc、co、nox排放比汽油低。从节约能源、减轻对石油燃料的依赖和保护环境的角度考虑，都证明甲醇是一种很好的汽车代用燃料，具有很大的开发价值和应用前景。在汽油中掺入一定比例的甲醇，就成为甲醇汽油。为使甲醇汽油性能稳定常添加各类的稳定助剂，同时也增加的污染性，因此如何使用绿色环保的植物资源对甲醇汽油进行稳定，是值得研究的方向。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种微生物发酵甲醇汽油及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
5.一种微生物发酵甲醇汽油及其制备方法，其特征在于，按重量份数计，主要包括：10～20份甲醇、8～12份发酵油、35～65份汽油。
6.作为优化，所述发酵油是由农林废弃物进过粉磨、碱处理、酶解、微生物发酵制得。
7.作为优化，所述酶解是用纤维素酶进行处理。
8.作为优化，所述微生物发酵是用丙酮丁醇梭菌进行微生物分解后再和乙醇酸进行反应。
9.作为优化，一种微生物发酵甲醇汽油的制备方法，主要包括以下制备步骤：
10.(1)粉磨：将农林废弃物在-10～-5℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-10～-5℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，得到原料粉体；
11.(2)碱处理：将原料粉体和质量分数6～8％的氢氧化钠溶液按质量比1：20～1：25混合，在50～60℃，30～40khz超声40～50min，离心分离，用纯水洗涤至中性，在60～70℃干燥6～8h，在-10～-5℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，制得碱处理粉体；
12.(3)酶解：将碱处理粉体、纤维素酶和纯水按质量比8：1：80～10：1：100混合均匀，在25～35℃静置20～24h，得到酶解固液混合物；
13.(4)微生物发酵：将乙醇酸、环己烷、对甲苯磺酸和发酵液按质量比1：20：5：30～1：25：6：40混合均匀，在60～80℃，800～1000r/min搅拌反应4～6h，静置分层取油相，用饱和碳酸钠和饱和食盐水各洗涤3～5次，制得发酵油；
14.(5)混料：将甲醇、发酵油、汽油按质量比10：8：35～20：12：65混合均匀，在30～40
℃，800～1000r/min搅拌15～25min，过滤，在-15～-10℃静置30～40min，再次过滤，制得微生物发酵甲醇汽油。
15.作为优化，步骤(1)所述农林废弃物为玉米秸秆、小麦秸秆、花生壳中的一种或多种混合。
16.作为优化，步骤(3)所述纤维素酶是由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按质量比1：1：1：1混合均匀配制而成。
17.作为优化，步骤(4)所述发酵液是将酵母粉、菌悬液、酶解固液混合物按质量比1：10：140～1：12～160混合均匀，在10～30℃，1000～1200r/min搅拌20～30min，再进行密封，在25～35℃静置5～7天，过滤得到。
18.作为优化，所述菌悬液是将丙酮丁醇梭菌进行培养，并用生理盐水洗脱至浓度为107～108个/ml得到。
19.作为优化，步骤(4)所述汽油为93#汽油。
20.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
21.本发明在制备的微生物发酵甲醇汽油时，先将农林废弃物进过粉磨、碱处理制得碱处理粉体，用纤维素酶对碱处理粉体进行处理，再用丙酮丁醇梭菌进行微生物分解后和乙醇酸进行反应制得发酵油，将甲醇、发酵油、汽油混合制得微生物发酵甲醇汽油。
22.首先，本发明对农林废弃物进行了资源的回收利用，成本低，绿色环保，易于工业化生产，有良好的经济效益。
23.其次，进行碱处理，使原料粉体的表面结构初步破坏，增加后续酶和丙酮丁醇梭菌附着分解，得到更多有助于对甲醇汽油进行稳定的物质；进行酶解，降低纤维素的聚合度并分解为小分子糖，为后续微生物提供营养，同时使碱处理粉体内部木质素进一步暴露；进行微生物发酵，将木质素等分解生成了丙酮、丁醇等有机物，并和乙醇酸反应生成乙醇酸酯类有机物，对甲醇具有良好稳定作用，从而提高了微生物发酵甲醇汽油的稳定性。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制备的微生物发酵甲醇汽油的各指标测试方法如下：
26.稳定性：将各实施例所得的微生物发酵甲醇汽油与对比例材料取相同质量，置于相同型号的烧杯中，在相同压力，50℃的条件下放置相同时间，测试质量，计算并记录挥发量＝初始质量-测试质量。
27.实施例1
28.一种微生物发酵甲醇汽油，按重量份数计，主要包括：10份甲醇、8份发酵油、35份汽油。
29.一种微生物发酵甲醇汽油的制备方法，所述微生物发酵甲醇汽油的制备方法主要包括以下制备步骤：
30.(1)粉磨：将农林废弃物在-10℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-10℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，得到原料粉体；
31.(2)碱处理：将原料粉体和质量分数6％的氢氧化钠溶液按质量比1：20混合，在50℃，30khz超声50min，离心分离，用纯水洗涤至中性，在60℃干燥8h，在-10℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，制得碱处理粉体；
32.(3)酶解：外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按质量比1：1：1：1混合均匀配制成纤维素酶；将碱处理粉体、纤维素酶和纯水按质量比8：1：80混合均匀，在25℃静置24h，得到酶解固液混合物；
33.(4)微生物发酵：将丙酮丁醇梭菌进行培养，并用生理盐水洗脱，获得浓度为107个/ml的菌悬液；将酵母粉、菌悬液、酶解固液混合物按质量比1：10：140混合均匀，在10℃，1000r/min搅拌30min，再进行密封，在25℃静置7天，过滤得到发酵液；将乙醇酸、环己烷、对甲苯磺酸和发酵液按质量比1：20：5：30混合均匀，在60℃，800r/min搅拌反应6h，静置分层取油相，用饱和碳酸钠和饱和食盐水各洗涤3次，制得发酵油；
34.(5)混料：将甲醇、发酵油、93#汽油按质量比10：8：35混合均匀，在30℃，800r/min搅拌15min，过滤，在-15℃静置40min，再次过滤，制得微生物发酵甲醇汽油。
35.实施例2
36.一种微生物发酵甲醇汽油，按重量份数计，主要包括：15份甲醇、10份发酵油、50份汽油。
37.一种微生物发酵甲醇汽油的制备方法，所述微生物发酵甲醇汽油的制备方法主要包括以下制备步骤：
38.(1)粉磨：将农林废弃物在-8℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，得到原料粉体；
39.(2)碱处理：将原料粉体和质量分数7％的氢氧化钠溶液按质量比1：22混合，在55℃，35khz超声45min，离心分离，用纯水洗涤至中性，在65℃干燥7h，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，制得碱处理粉体；
40.(3)酶解：外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按质量比1：1：1：1混合均匀配制成纤维素酶；将碱处理粉体、纤维素酶和纯水按质量比9：1：90混合均匀，在30℃静置22h，得到酶解固液混合物；
41.(4)微生物发酵：将丙酮丁醇梭菌进行培养，并用生理盐水洗脱，获得浓度为107个/ml的菌悬液；将酵母粉、菌悬液、酶解固液混合物按质量比1：11：150混合均匀，在20℃，1100r/min搅拌25min，再进行密封，在30℃静置6天，过滤得到发酵液；将乙醇酸、环己烷、对甲苯磺酸和发酵液按质量比1：22：5：35混合均匀，在70℃，900r/min搅拌反应5h，静置分层取油相，用饱和碳酸钠和饱和食盐水各洗涤4次，制得发酵油；
42.(5)混料：将甲醇、发酵油、93#汽油按质量比15：10：50混合均匀，在35℃，900r/min搅拌20min，过滤，在-12℃静置35min，再次过滤，制得微生物发酵甲醇汽油。
43.实施例3
44.一种微生物发酵甲醇汽油，按重量份数计，主要包括：20份甲醇、12份发酵油、65份汽油。
45.一种微生物发酵甲醇汽油的制备方法，所述微生物发酵甲醇汽油的制备方法主要
包括以下制备步骤：
46.(1)粉磨：将农林废弃物在-5℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-5℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，得到原料粉体；
47.(2)碱处理：将原料粉体和质量分数8％的氢氧化钠溶液按质量比1：25混合，在60℃，40khz超声40min，离心分离，用纯水洗涤至中性，在70℃干燥6h，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，制得碱处理粉体；
48.(3)酶解：外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按质量比1：1：1：1混合均匀配制成纤维素酶；将碱处理粉体、纤维素酶和纯水按质量比10：1：100混合均匀，在35℃静置20h，得到酶解固液混合物；
49.(4)微生物发酵：将丙酮丁醇梭菌进行培养，并用生理盐水洗脱，获得浓度为108个/ml的菌悬液；将酵母粉、菌悬液、酶解固液混合物按质量比1：12～160混合均匀，在30℃，1200r/min搅拌20min，再进行密封，在35℃静置7天，过滤得到发酵液；将乙醇酸、环己烷、对甲苯磺酸和发酵液按质量比1：25：6：40混合均匀，在80℃，1000r/min搅拌反应4h，静置分层取油相，用饱和碳酸钠和饱和食盐水各洗涤5次，制得发酵油；
50.(5)混料：将甲醇、发酵油、93#汽油按质量比20：12：65混合均匀，在40℃，1000r/min搅拌15min，过滤，在-10℃静置30min，再次过滤，制得微生物发酵甲醇汽油。
51.对比例1
52.一种微生物发酵甲醇汽油，按重量份数计，主要包括：15份甲醇、10份发酵油、50份汽油。
53.一种微生物发酵甲醇汽油的制备方法，所述微生物发酵甲醇汽油的制备方法主要包括以下制备步骤：
54.(1)粉磨：将农林废弃物在-8℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，得到原料粉体；
55.(2)酶解：外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按质量比1：1：1：1混合均匀配制成纤维素酶；将原料粉体、纤维素酶和纯水按质量比9：1：90混合均匀，在30℃静置22h，得到酶解固液混合物；
56.(3)微生物发酵：将丙酮丁醇梭菌进行培养，并用生理盐水洗脱，获得浓度为107个/ml的菌悬液；将酵母粉、菌悬液、酶解固液混合物按质量比1：11：150混合均匀，在20℃，1100r/min搅拌25min，再进行密封，在30℃静置6天，过滤得到发酵液；将乙醇酸、环己烷、对甲苯磺酸和发酵液按质量比1：22：5：35混合均匀，在70℃，900r/min搅拌反应5h，静置分层取油相，用饱和碳酸钠和饱和食盐水各洗涤4次，制得发酵油；
57.(4)混料：将甲醇、发酵油、93#汽油按质量比15：10：50混合均匀，在35℃，900r/min搅拌20min，过滤，在-12℃静置35min，再次过滤，制得微生物发酵甲醇汽油。
58.对比例2
59.一种微生物发酵甲醇汽油，按重量份数计，主要包括：15份甲醇、10份发酵油、50份汽油。
60.一种微生物发酵甲醇汽油的制备方法，所述微生物发酵甲醇汽油的制备方法主要包括以下制备步骤：
61.(1)粉磨：将农林废弃物在-8℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机
中，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，得到原料粉体；
62.(2)碱处理：将原料粉体和质量分数7％的氢氧化钠溶液按质量比1：22混合，在55℃，35khz超声45min，离心分离，用纯水洗涤至中性，在65℃干燥7h，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，制得碱处理粉体；
63.(3)微生物发酵：将碱处理粉体和纯水按质量比1：10混合均匀，在30℃静置22h，得到固液混合物；将丙酮丁醇梭菌进行培养，并用生理盐水洗脱，获得浓度为107个/ml的菌悬液；将酵母粉、菌悬液、固液混合物按质量比1：11：150混合均匀，在20℃，1100r/min搅拌25min，再进行密封，在30℃静置6天，过滤得到发酵液；将乙醇酸、环己烷、对甲苯磺酸和发酵液按质量比1：22：5：35混合均匀，在70℃，900r/min搅拌反应5h，静置分层取油相，用饱和碳酸钠和饱和食盐水各洗涤4次，制得发酵油；
64.(4)混料：将甲醇、发酵油、93#汽油按质量比15：10：50混合均匀，在35℃，900r/min搅拌20min，过滤，在-12℃静置35min，再次过滤，制得微生物发酵甲醇汽油。
65.对比例3
66.一种微生物发酵甲醇汽油，按重量份数计，主要包括：15份甲醇、10份发酵油、50份汽油。
67.一种微生物发酵甲醇汽油的制备方法，所述微生物发酵甲醇汽油的制备方法主要包括以下制备步骤：
68.(1)粉磨：将农林废弃物在-8℃环境温度下先粉碎至颗粒小于9mm后再置于粉磨机中，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，得到原料粉体；
69.(2)碱处理：将原料粉体和质量分数7％的氢氧化钠溶液按质量比1：22混合，在55℃，35khz超声45min，离心分离，用纯水洗涤至中性，在65℃干燥7h，在-8℃环境温度下粉磨至颗粒小于1mm，制得碱处理粉体；
70.(3)酶解：外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶按质量比1：1：1：1混合均匀配制成纤维素酶；将碱处理粉体、纤维素酶和纯水按质量比9：1：90混合均匀，在30℃静置22h，得到酶解固液混合物；将乙醇酸、环己烷、对甲苯磺酸和酶解固液混合物按质量比1：22：5：35混合均匀，在70℃，900r/min搅拌反应5h，静置分层取油相，用饱和碳酸钠和饱和食盐水各洗涤4次，制得酶解油；
71.(4)混料：将甲醇、酶解油、93#汽油按质量比15：10：50混合均匀，在35℃，900r/min搅拌20min，过滤，在-12℃静置35min，再次过滤，制得微生物发酵甲醇汽油。
72.对比例4
73.将甲醇、93#汽油按质量比3：10混合均匀，在35℃，900r/min搅拌20min，过滤，在-12℃静置35min，再次过滤，制得微生物发酵甲醇汽油。
74.效果例
75.下表1给出了采用本发明实施例1～3与对比例1～4的微生物发酵甲醇汽油的稳定性的性能分析结果。
[0076][0077][0078]
表1
[0079]
从表1中实施例1、2、3和对比列1的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比列1的挥发量高，说明了进行碱处理，使原料粉体的表面结构初步破坏，增加后续酶和丙酮丁醇梭菌附着分解，得到更多有助于对甲醇汽油进行稳定的物质，从而提高了微生物发酵甲醇汽油的稳定性；从实施例1、2、3和对比列2的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比列2的挥发量高，说明了进行酶解，降低纤维素的聚合度并分解为小分子糖，为后续微生物提供营养，同时使碱处理粉体内部木质素进一步暴露，从而提高了微生物发酵甲醇汽油的稳定性；从实施例1、2、3和对比列3的实验数据比较可发现，实施例1、2、3对比对比列23的挥发量高，说明了进行微生物发酵，生成了丙酮、丁醇等有机物，并和乙醇酸反应生成乙醇酸酯类有机物，对甲醇具有良好稳定作用，从而提高了微生物发酵甲醇汽油的稳定性；
[0080]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。