[發明專利]一種生產褐藻酸鈉聯產乙醇和海藻有機肥的方法

有效

• 申請號: 201310138542.0
• 申請日: 2013-04-22
• 公開（公告）號: CN103232554A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 任憲君;張秋艷;曹榮軍;楊慶利;武鑫
• 申請（專利權）人: 青島貝爾特生物科技有限公司
• 主分類號: C08B37/04
• 分類號: C08B37/04;C12P19/14;C12P7/08;C05F11/00
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技術領域

本發明涉及一種生產褐藻酸鈉聯產乙醇和海藻有機肥的方法，屬于海藻綜合利用領域。

背景技術

當前世界面臨著能源短缺和環境污染的巨大壓力，開發清潔的可再生能源已經成為解決石化資源和能源危機的重要手段。生物乙醇作為一種清潔燃料及汽油添加劑而受到廣泛關注。目前，我國制備燃料乙醇主要側重于秸稈、甘蔗渣、木屑和木薯等陸源原料，但對海洋生物資源制備生物乙醇的研究較少，在海藻生物質能源開發方面的技術研究相對落后，還未見利用海藻加工廢棄物制備生物乙醇的研究成果。

海洋面積巨大，蘊藏著的豐富的海藻資源，其種類繁多、光合作用效率高、生長周期短，每年可通過光合作用產生的生物質總量就達550×10⁸噸，是一種巨大的可再生資源，也是產生生物質能源的潛在資源。利用現有的經濟海藻資源優勢生產生物質能源，對緩解人類面臨的糧食、能源、環境三大危機有巨大的潛力。在海帶工業生產過程中，產生大量的海帶工業廢棄物，這些工業廢棄物的主要成分是纖維素、海帶多糖、甘露醇等；其中纖維素可以利用不同的方式轉化為可被利用的單糖和寡糖，甘露醇和大部分海藻多糖類物質均可以經發酵轉化為乙醇。利用富含纖維素、海帶多糖、甘露醇的海帶加工廢棄物制備燃料乙醇，不僅可使海帶加工廢棄物變廢為寶，解決環境污染問題，還可為制備生物乙醇提供充足和廉價的原料供應，促進海洋生物質能源的技術開發。

發明內容

為解決上述技術中存在的技術難題，本發明的目的是提供一種生產褐藻酸鈉聯產乙醇和海藻有機肥的方法，實現了海洋生物質乙醇的開發和海帶清潔化、高值化、綜合利用的新方法

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種生產褐藻酸鈉聯產乙醇和海藻有機肥的方法，步驟包括：以褐藻海帶為原料，通過纖維素酶和復合蛋白酶進行酶解預處理，將海帶中的纖維素分解為微生物可利用的單糖和寡糖·用來發酵生產乙醇，剩余的含有少量海帶渣的發酵液用來制備海藻有機肥；經過預處理的海帶進行褐藻酸鈉的提取及分離，通過稀堿消化工藝和鈣凝-離子交換方法，獲得高品質褐藻酸鈉。

進一步的，所述酶解預處理是指：將原料海帶烘干，粉碎，加入原料重量6～8倍的新鮮飲用水，55℃水浴中浸泡1～3h；然后用HCl調節pH為2～7，加入0.01～0.5％的纖維素酶，酶解5～12h；然后，加入0.05～0.2％的蛋白酶繼續酶解2～5h，酶解過程不斷攪拌，酶解結束后離心分離，得到預處理后的海帶和酶解液。

進一步的，所述褐藻酸鈉的提取及分離是指：預處理后的海帶用10～15倍海帶重量的05～2％Na₂CO₃溶液，在55～60℃水浴中消化1～3h，然后加入體積3～8倍50-70℃的新鮮飲用水進行稀釋0.5～2h，充分稀釋均勻后，通過250～400目的絹網過濾；濾液加入0.1～0.3％的雙氧水，在60℃脫色0.5～2h，然后升溫到90℃保持10～30min；用300～500目的絹網過濾，濾液緩慢加入體積比1～3％濃度10％的CaCl₂溶液，將其中的褐藻酸鈉轉化為褐藻酸鈣析出，靜置0.5～2h，然后過濾，用新鮮的飲用水清洗褐藻酸鈣纖維中殘留的CaCl₂溶液及其它雜質；褐藻酸鈣加入10～15倍的純化水，然后用1～1.5倍10％NaCl溶液，在50℃水浴中進行離子交換，使褐藻酸鈣纖維完全轉化為褐藻酸鈉溶液，然后用95％的酒精沉淀，獲得褐藻酸鈉，褐藻酸鈉經脫水、烘干、粉碎得到成品。

進一步的，所述發酵生產乙醇是指：先將工業酵母置于培養液中培養活化，培養基成分為1％酵母膏、2％蛋白胨、2％葡萄糖，以上原料加水溶解，于121℃滅菌15min，然后在潔凈操作臺中接種，28-32℃培養1～3天，將海帶預處理后的酶解液高壓滅菌，冷卻后，加入已經活化的酵母菌，接種比例為10～20％，28～35℃密封并繼續培養3～7天發酵，發酵液蒸餾生產乙醇，蒸餾乙醇后剩余的液體中含量大量的蛋白質、氮、磷、鉀等成分，蒸發乙醇后的液體通過濃縮作為生產海藻有機肥的原料。

更進一步的，所述發酵生產乙醇中，酶解液滅菌后，接入已經活化的工業酵母菌種CICC31147，進行發酵培養。

更進一步的，所述發酵生產乙醇中，酶解液經過活化的酵母菌在30℃下，發酵培養7天，所獲得的生物乙醇量最大。

進一步的，所述制備海藻有機肥是指：將乙醇蒸餾后剩余的發酵液體，經濃縮到40～60％濃度后，噴干、造粒，制備海藻有機肥。