[发明专利]一种海藻加工废弃物同步发酵产乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋生物技术领域，具体是指一种利用海藻加工废弃物同步发酵产乙醇的方法。

背景技术

化石能源的枯竭以及环境污染问题的严峻性引起了世界各国的广泛关注，生物乙醇的清洁性和能源可替代性得到了世界的认可。现行生物乙醇主要是利用农作物作为原料进行生产，很大程度上影响世界人口的粮食安全。第二代燃料乙醇的出现，将是未来生物乙醇发展的方向，它摆脱了与人争粮争地的尴尬局面。在我国或世界上，第二代生物质原料(农作物秸秆、农业加工副产品、灌木能源林纤维素)可以说是到处可见的廉价材料。然而，以海洋为特色的生物资源为原料开发生物乙醇的研究较少，且具有较为广阔的前景。

海洋来源海藻藻体结构独特，相比陆生来源生物质具有结构优势。使得生物质能转化具有诸多优势：如木质素含量较低、特征性糖链的降解减轻对木质素的去除；同时避免了木质素降解产物对后续发酵的抑制作用等。海洋藻类资源丰富，为生物能源产业化提供了取之不尽，用之不竭的物质来源。我国目前已经形成了以褐藻胶、甘露醇、碘为主要产品的海藻藻工业产品体系。海藻的工业利用率仅为30％，还有约2/3的海藻成分尚未利用。长久以来，大部分海藻废渣堆弃，没有得到充分利用，不仅其潜在经济价值没有得到发挥，而且对周边环境造成巨大压力。

据文献及资料显示，目前对海藻废弃物发酵产乙醇研究处于探索阶段，在前处理方法、糖化工艺及乙醇发酵过程等方面尚存在不足。如缪锦来等人在《利用海带加工废弃物制备生物乙醇的方法》中通过原料预处理后利用酿酒酵母产乙醇，其缺陷在于预处理需高温高压，对设备要求较高，且乙醇产率较低；牟海津等人在《一种以海藻加工废弃物为原料的生物乙醇的制备方法》中通过前处理添加稀硫酸或过氧化氢，这对设备耐受性要求高，同时糖化和发酵分步进行，使得转化周期较长。

跟据本发明人通过查阅资料和文献检索所知，目前没有关于利用海藻加工废弃物进行同步发酵生产乙醇方面的研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种海藻加工废弃物同步发酵产乙醇的方法。

为了实现本发明目的，本发明提供的海藻加工废弃物同步发酵乙醇的方法，包括以下步骤：

(1)首先用水对海藻加工废弃物进行漂洗，除去盐分和泥沙等杂质；

(2)对步骤(1)所得的海藻加工废弃物进行粉碎处理，用粉碎机处理，使其粒径至20-80目大小；

(3)高温酿酒酵母菌种子液的制备：向已灭菌的液体种子培养基中接取一环高温酿酒酵母菌，30℃振荡培养24小时即得到高温酿酒酵母菌种子液；

(4)将步骤(2)所得的海藻加工废弃物投入到发酵装置，并加水制成一定浓度的混悬液；

(5)向步骤(4)中的混悬液体系添加适量的酸或碱，调节体系pH至4.0-6.0；

(6)向步骤(5)中的体系添加营养盐；

(7)向步骤(6)中的体系添加复合降解酶液，同时添加一定体积步骤(3)所得的高温酿酒酵母菌种子液；

(8)控制步骤(7)中的体系温度，厌氧同步发酵24-48小时；

(9)发酵液蒸馏得到生物乙醇。

所述的海藻加工废弃物为海藻化学工业中生产褐藻胶、琼胶、卡拉胶、海藻糖胶过程中形成的各类固体废弃物。

所述的用于调节体系pH的酸可以是硫酸、盐酸或磷酸；碱可以是氢氧化钾或氢氧化钠。

所述的营养盐组成为：向每1L反应液中添加的尿素0.5-10g，七水硫酸亚铁0.05-1.0g，硫酸镁0.2-2.0g，硫酸铵0.5-10g，磷酸氢二钾0.2-2g，磷酸二氢钾0.2-5g

所述复合降解酶液配制：首先取100g纤维素酶粉溶解于1L水中并震荡摇匀。复合降解酶液组成按纤维素酶、纤维二糖酶、果胶酶体积比为4∶1∶2的比例配制混合液。其中的纤维素酶量按10-200FPU/克底物加入至体系。

所述的酶均购自市场常见的纤维素酶、纤维二糖酶、果胶酶。

所述的酵母菌购自市场上常见的高温酿酒酵母。

所述的同步发酵体系温度为35-45℃。

本发明是有关利用海藻加工废弃物同步发酵产乙醇的方法，该方法主要体现在对海藻加工废弃物的糖链酶解和乙醇发酵同步进行。其特征在于选择海藻加工废弃物为原料，经过漂洗、粉碎、过筛后，并调节体系至适当pH值，补充必须营养盐。控制体系温度，然后加入复合降解酶液，并接种高温酿酒酵母，以达到在厌氧条件、短时、高效实现海藻加工废弃物的糖链酶解和乙醇发酵同步进行。