一種利用海帶渣制取燃料乙醇的方法技術

一種利用海帶泥渣制取燃料乙醇的方法。涉及能源領域，包括以下步驟：收集工業廢棄的海帶泥渣，并用清水漂洗；將漂洗后的海帶泥渣超聲波處理；將處理后的海帶泥渣以1:5～1:20（g/ml）的料液配比加入水；向配比后的海帶渣料液中添加至終濃度(w/v)為0.3%的酵母粉,0.5%的蛋白胨，0.02%的尿素，0.4%的硫酸鎂，0.01%磷酸氫二銨，接入質量比8%的高活性釀酒酵母，調pH值為4.5～5.5，添加纖維素酶進行發酵；將發酵液進行蒸餾得到燃料乙醇。本發明專利技術利用工業廢棄的海帶泥渣為原料生產燃料乙醇，工藝簡單可行，不僅實現了海帶泥渣變廢為寶，減少了資源的浪費，而且避免了對生態環境污染，具有一定的生態環境效益和經濟效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種利用工業廢棄的海帶渣制取燃料乙醇的方法，尤其涉及采用超聲波預處理的方式可以代替傳統的酸、堿預處理海帶渣制取燃料乙醇的方法，屬于能源領域。
技術介紹
隨著化石能源漸趨枯竭和環境的不斷惡化，研發應用各種新型可再生能源，走可持續發展的道路已得到世界各國的普遍共識。當前，在生物質能源中燃料乙醇是指通過微生物的發酵將各種生物質原料轉化為燃料酒精,它可以單獨或與汽油混配制成乙醇汽油作為汽車燃料，是一種可再生能源，具有燃燒完全、效率高、無污染等特點，因此被認為是最終能夠替代化石燃料的理想能源之一。目前，我國制備纖維素燃料乙醇主要側重于秸稈、木薯、甘蔗渣和木屑等陸源原料，然而這些原料都會占用大量的耕地，隨著人口的增加與可利用的土地不斷減少，糧食和土地供給將是燃料乙醇發展的瓶頸。我國作為海洋大國，有著廣闊的領海，蘊含著豐富的海藻等海洋能源物質，對緩解人類面臨的糧食、能源、環境三大危機具有巨大的潛力，開發利用這些海洋能源物質將是我們首要選擇。海帶為褐藻的一種，是褐藻膠、甘露醇、碘等褐藻化工產品的主要原料之一。在海帶工業利用過程中會產生大量的廢棄物。據統計，在海帶工業生產中，以干物質計，其利用率僅約30%，有愈50%的成份成為廢棄物，這些廢棄物中含有豐富的膳食纖維等碳水化合物及營養鹽等，是極為豐富的可利用資源。將其直接排放不僅浪費資源，也帶來環境的污染，因此對海帶渣進行生產燃料乙醇的相關研究意義重大，不僅能減少資源的浪費和避免可能帶來的環境污染，而且生產燃料乙醇這一附加產品，能夠降低海帶相關產業的成本，具有重要的生態環境效益和經濟效益。然而廢棄的海帶渣中含有大量的木質素成分，且與纖維素之間以氫鍵方式更緊密結合在一起，使得纖維素難以被剝離降解。傳統的預處理方式主要采用低濃度的硫酸或氫氧化鈉進行處理，以破壞它們之間的結構，從而使二者容易分開。但因為海帶渣中木質素成分較多，傳統稀酸或稀堿處理均難以達到較理想的效果，并且容易造成設備的腐蝕及環境的污染。本專利技術采用超聲波處理方式，能夠有效的使木質素和纖維素分離，基本達到酸堿預處理的效果，而且無污染。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種利用海帶渣制取燃料乙醇的方法，高值化的利用海帶工業廢棄物，減少資源的浪費，避免可能帶來的環境污染問題。本專利技術針對海帶泥渣的特點，采用超聲波預處理技術以非常低廉的成本并且不帶來酸堿污染的方式獲得燃料乙醇這一能源產品，該技術具有生產周期短，工藝簡便有效等特點。本專利技術是通過以下技術方案實現的：一種利用海帶渣制取燃料乙醇的方法，具體包括以下步驟：（1）收集工業廢棄的海帶泥渣，并用清水漂洗海帶泥渣以除去其中工業殘留的化學物質；（2）將（1）漂洗后的海帶泥渣，進行超聲波處理；（3）將（2）處理后的海帶泥渣以1:5～1:20（g/ml）的料液配比加入水；（4）向（3）加水后的海帶渣料液中添加至終濃度(w/v)為0.3%的酵母粉,0.5%的蛋白胨，0.02%的尿素，0.4%的硫酸鎂，0.01%磷酸氫二銨，接入質量比8%的高活性釀酒酵母，調pH值為4.5～5.5，以15u/g～25u/g量添加纖維素酶，在34±2℃、110～150rpm發酵24～72h；（5）將發酵液進行蒸餾得到燃料乙醇。所述的步驟（1）中的海帶泥渣為工業生產褐藻酸鈉、褐藻糖膠、甘露醇、碘等海帶工業產品后殘留的廢棄泥渣。進一步，所述的步驟（4）中的纖維素酶為常溫纖維素酶。進一步，所述的步驟（4）中的纖維素酶為低溫纖維素酶，其制備方法為①將實驗室保存的從南極土樣中篩選出來的南極低溫菌株QP7接種活化；該菌株保藏在武漢中國典型培養物保藏中心，保藏號CCTCC?NO:M2012257，保藏日期2012年6月28日；②將①活化后的種子液以質量比5%的量接種于麩皮產酶培養基中，在低溫搖床上150rpm，12～16℃培養2～5天；③將②培養好的QP7產酶培養基進行高速離心，離心液即作為低溫纖維素酶的粗酶液，并測定酶活。進一步，所述的纖維素酶為常溫纖維素酶和上述方法制備的低溫纖維素酶的混合物，兩者按照酶活量2:1比例添加。本專利技術與現有技術相比的有益效果：實現了海帶在工業生產中的二次利用，能有效的將海帶工業生產中帶來的龐大的廢棄泥渣轉化為生物質能源。海帶渣中含有大量的不溶性纖維等，因此大量的廢棄海帶泥渣是極為豐富的可利用資源，將其直接排放不僅浪費資源，還有可能帶來水體富營養化和誘發赤潮等生態環境問題。本專利技術將其經超聲波預處理后，在纖維素酶和酵母聯合作用下直接進行同步糖化發酵得到燃料乙醇，工藝簡單，操作簡便可行，不僅減少了資源的浪費，而且避免了酸堿預處理帶來的環境二次污染，試驗結果表明，超聲波預處理的效果可以代替傳統的酸堿預處理方式，即減少污染，降低酸堿高溫水解環節中的能源消耗，還創造了經濟價值，對相關領域的發展也提供了有益的啟示，具有重要的意義。附圖說明圖1為海帶渣制取燃料乙醇的工藝流程圖；圖2為發酵液中乙醇氣相色譜圖；南極低溫菌株QP7，分類命名verticillium?longisporum?sp.QP7，該菌株保藏在武漢中國典型培養物保藏中心，保藏號CCTCC?NO:M2012257，保藏日期2012年6月28日。具體實施例下面通過實施例結合附圖來對本專利技術的技術方案做進一步的解釋。實施例1一種利用海帶渣制取燃料乙醇的方法，工藝流程圖見圖1，具體包括以下步驟：（1）收集工業廢棄的海帶泥渣，并用清水漂洗海帶泥渣以除去其中工業殘留的化學物質；（2）將漂洗后的海帶泥渣，進行超聲波處理，超聲頻率在25kHz，功率3kW，時間1hr；（3）將（2）所得的海帶渣700g，以1:10（g/ml）的料液配比加入水；（4）向（3）配好后的海帶渣料液添加至終濃度(w/v)為0.3%的酵母粉,0.5%的蛋白胨，0.02%的尿素，0.4%的硫酸鎂，0.01%磷酸氫二銨，調pH值為5.0，接入質量比8%的高活性釀酒酵母，即市售安琪酵母，以20u/g量添加低溫纖維素酶，在振蕩培養箱中34℃，120rpm發酵50h；所述的低溫纖維素酶的制備方法為：①將實驗室保存的從南極土樣中篩選出來的南極低溫菌株QP7接種活化；②將①活化后的種子液以質量比5%量接種于麩皮產酶培養基中，在低溫搖床上150rpm，15℃培養4天；③將②培養好的QP7產酶培養基進行高速離本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用海帶渣制取燃料乙醇的方法，其特征在于具體包括以下步驟：（1）收集工業廢棄的海帶泥渣，并用清水漂洗海帶泥渣以除去其中工業殘留的化學物質；（2）將（1）漂洗后的海帶泥渣，進行超聲波處理；（3）將（2）處理后的海帶泥渣以1:5～1:20（g/ml）的料液配比加入水；（4）向（3）加水后的海帶泥渣料液中添加至終濃度(w/v)為0.3%的酵母粉,0.5%的蛋白胨，0.02%的尿素，0.4%的硫酸鎂，0.01%磷酸氫二銨，接入質量比8%的高活性釀酒酵母，調pH值為4.5～5.5，以15u/g～25u/g量添加纖維素酶，在34±2℃、110～150rpm發酵24～72h；（5）將發酵液進行蒸餾得到燃料乙醇。

【技術特征摘要】
1.一種利用海帶渣制取燃料乙醇的方法，其特征在于具體包括以下步驟：
（1）收集工業廢棄的海帶泥渣，并用清水漂洗海帶泥渣以除去其中工業殘
留的化學物質；
（2）將（1）漂洗后的海帶泥渣，進行超聲波處理；
（3）將（2）處理后的海帶泥渣以1:5～1:20（g/ml）的料液配比加入水；
（4）向（3）加水后的海帶泥渣料液中添加至終濃度(w/v)為0.3%的酵母
粉,0.5%的蛋白胨，0.02%的尿素，0.4%的硫酸鎂，0.01%磷酸氫二銨，接入質量
比8%的高活性釀酒酵母，調pH值為4.5～5.5，以15u/g～25u/g量添加纖維素
酶，在34±2℃、110～150rpm發酵24～72h；
（5）將發酵液進行蒸餾得到燃料乙醇。
2.根據權利要求1所述的一種利用海帶渣制取燃料乙醇的方法，其特征在于所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王能飛，明凱利，臧家業，
申請(專利權)人：國家海洋局第一海洋研究所，
類型：發明
國別省市：