一種生產(chǎn)褐藻酸鈉聯(lián)產(chǎn)乙醇和海藻有機(jī)肥的方法
【專利說明】一種生產(chǎn)褐藻酸鈉聯(lián)產(chǎn)乙醇和海藻有機(jī)肥的方法
[0001]本申請是申請?zhí)枮?013101385420的分案申請，申請日為2013-04-22，申請名稱為“一種生產(chǎn)褐藻酸鈉聯(lián)產(chǎn)乙醇和海藻有機(jī)肥的方法”。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)褐藻酸鈉聯(lián)產(chǎn)乙醇和海藻有機(jī)肥的方法，屬于海藻綜合利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)前世界面臨著能源短缺和環(huán)境污染的巨大壓力，開發(fā)清潔的可再生能源已經(jīng)成為解決石化資源和能源危機(jī)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(guān)注。目前，我國制備燃料乙醇主要側(cè)重于秸桿、甘蔗渣、木肩和木薯等陸源原料，但對海洋生物資源制備生物乙醇的研宄較少，在海藻生物質(zhì)能源開發(fā)方面的技術(shù)研宄相對落后，還未見利用海藻加工廢棄物制備生物乙醇的研宄成果。
[0004]海洋面積巨大，蘊(yùn)藏著豐富的海藻資源，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(chǎn)生的生物質(zhì)總量就達(dá)550x108噸，是一種巨大的可再生資源，也是產(chǎn)生生物質(zhì)能源的潛在資源。利用現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)海藻資源優(yōu)勢生產(chǎn)生物質(zhì)能源，對緩解人類面臨的糧食、能源、環(huán)境三大危機(jī)有巨大的潛力。在海帶工業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量的海帶工業(yè)廢棄物，這些工業(yè)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(zhuǎn)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(zhì)均可以經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)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(huán)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(yīng)，促進(jìn)海洋生物質(zhì)能源的技術(shù)開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)中存在的技術(shù)難題，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)褐藻酸鈉聯(lián)產(chǎn)乙醇和海藻有機(jī)肥的方法，實現(xiàn)了海洋生物質(zhì)乙醇的開發(fā)和海帶清潔化、高值化、綜合利用的新方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種生產(chǎn)褐藻酸鈉聯(lián)產(chǎn)乙醇和海藻有機(jī)肥的方法，步驟包括:以褐藻海帶為原料，通過纖維素酶和復(fù)合蛋白酶進(jìn)行酶解預(yù)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(fā)酵生產(chǎn)乙醇，剩余的含有少量海帶渣的發(fā)酵液用來制備海藻有機(jī)肥；經(jīng)過預(yù)處理的海帶進(jìn)行褐藻酸鈉的提取及分離，通過稀堿消化工藝和鈣凝一離子交換方法，獲得尚品質(zhì)褐澡酸鈉。
[0008]進(jìn)一步的，所述酶解預(yù)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°C水浴中浸泡I?3h ;然后用HCl調(diào)節(jié)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(xù)酶解2?5h，酶解過程不斷攪拌，酶解結(jié)束后離心分離，得到預(yù)處理后的海帶和酶解液。
[0009]進(jìn)一步的，所述褐藻酸鈉的提取及分離是指:預(yù)處理后的海帶用10?15倍海帶重量的0.5?2 % Na2CO3溶液，在55?60°C水浴中消化I?3h，然后加入體積3?8倍50-70°C的新鮮飲用水進(jìn)行稀釋0.5?2h，充分稀釋均勻后，通過250?400目的絹網(wǎng)過濾；濾液加入0.1?0.3%的雙氧水，在60°C脫色0.5?2h，然后升溫到90°C保持10?30min ；用300?500目的絹網(wǎng)過濾，濾液緩慢加入體積比I?3%濃度10%的CaCl2溶液，將其中的褐藻酸鈉轉(zhuǎn)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CaCl2S液及其它雜質(zhì)；褐藻酸鈣加入10?15倍的純化水，然后用I?1.5倍10% NaCl溶液，在50°C水浴中進(jìn)行離子交換，使褐藻酸鈣纖維完全轉(zhuǎn)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(jīng)脫水、烘干、粉碎得到成品。
[0010]進(jìn)一步的，所述發(fā)酵生產(chǎn)乙醇是指:先將工業(yè)酵母置于培養(yǎng)液中培養(yǎng)活化，培養(yǎng)基成分為I %酵母膏、2%蛋白胨、2%葡萄糖，以上原料加水溶解，于121°C滅菌15min，然后在潔凈操作臺中接種，28-32?培養(yǎng)I?3天，將海帶預(yù)處理后的酶解液高壓滅菌，冷卻后，加入已經(jīng)活化的酵母菌，接種比例為10?20%，28?35°C密封并繼續(xù)培養(yǎng)3?7天發(fā)酵，發(fā)酵液蒸餾生產(chǎn)乙醇，蒸餾乙醇后剩余的液體中含量大量的蛋白質(zhì)、氮、磷、鉀等成分，蒸發(fā)乙醇后的液體通過濃縮作為生產(chǎn)海藻有機(jī)肥的原料。
[0011]更進(jìn)一步的，所述發(fā)酵生產(chǎn)乙醇中，酶解液滅菌后，接入已經(jīng)活化的工業(yè)酵母菌種CICC31447，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。
[0012]更進(jìn)一步的，所述發(fā)酵生產(chǎn)乙醇中，酶解液經(jīng)過活化的酵母菌在30°C下，發(fā)酵培養(yǎng)7天，所獲得的生物乙醇量最大。
[0013]進(jìn)一步的，所述制備海藻有機(jī)肥是指:將乙醇蒸餾后剩余的發(fā)酵液體，經(jīng)濃縮到40?60%濃度后，噴干、造粒，制備海藻有機(jī)肥。
[0014]更進(jìn)一步的，所述制備海藻有機(jī)肥中，發(fā)酵液濃縮到濃度為50%后噴干、造粒制備海藻有機(jī)肥。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:由于經(jīng)過生物酶法對海帶進(jìn)行預(yù)處理，纖維素酶、蛋白酶的作用預(yù)先將海帶中的纖維素、蛋白質(zhì)等主要成分分離出來，并轉(zhuǎn)化為微生物可利用的單糖、寡糖及游離蛋白質(zhì)，纖維素的水解，使海藻細(xì)胞壁被破壞，有利于提高褐藻酸鈉的提取率；同時利用富含纖維素的海帶加工廢棄物制備燃料乙醇；加工過程中剩余的廢液及廢渣，通過濃縮、噴干、造粒制造海藻有機(jī)肥，實現(xiàn)了海帶的高值化綜合利用，開發(fā)了海洋生物能源。
【具體實施方式】
[0016]一種生產(chǎn)褐藻酸鈉聯(lián)產(chǎn)乙醇和海藻有機(jī)肥的方法，步驟包括:以褐藻海帶為原料，通過纖維素酶和復(fù)合蛋白酶進(jìn)行酶解預(yù)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(fā)酵生產(chǎn)生物乙醇，剩余的含有少量海帶渣的發(fā)酵液用來制備海藻有機(jī)肥；經(jīng)過預(yù)處理的海帶進(jìn)行褐藻酸鈉的提取及分離，通過稀堿消化工藝和鈣凝一離子交換方法，獲得高品質(zhì)褐藻酸鈉。
[0017]實施例1
[0018]準(zhǔn)確稱取烘干粉碎后的10g海帶，加入原料重量600ml的新鮮飲用水，55°C水浴中浸泡Ih ;然后用HCl調(diào)節(jié)pH為3，加入0.1%的纖維素酶，酶解5h ;然后，加入0.05%的蛋白酶繼續(xù)酶解2h，酶解過程不斷攪拌，酶解結(jié)束后離心分離，得到預(yù)處理后的海帶和酶解液。
[0019]預(yù)處理后的海帶加入100ml的0.5% Na2CO3溶液，在55°C水浴中消化lh，然后加入體積4000ml的50°C的新鮮飲用水進(jìn)行稀釋0.5h，充分稀釋均勻后，通過250目的絹網(wǎng)過濾；濾液加入6ml的雙氧水，在60°C脫色0.5h，然后升溫到90°C保持1min ;用300目的絹網(wǎng)過濾，濾液緩慢加入60ml濃