[发明专利]一种基于生物质合成的甲醇蛋白高效低碳生产系统和方法

说明书

一种基于生物质合成的甲醇蛋白高效低碳生产系统和方法，涉及生物工程技术领域。采用电解制氢副产氧气与空气复配得到富氧空气通入发酵罐，以提高甲醇蛋白生产效率；秸秆生物质配料经流化床生物质气化炉处理，生物质合成气脱硫后参与反应合成甲醇，甲醇蛋白合成的副产CO₂经脱碳捕集、净化压缩回收后补充参与反应合成甲醇，节能环保，零碳排放；水电解制氢、生物质气化炉、甲醇合成反应热经余热锅炉处理，产生低压过热蒸汽分别用于流化床生物质气化炉、粗甲醇精馏、后续甲醇蛋白干燥，富裕余热回收制备饱和蒸汽外送输出，亦可用于溴化锂制备工艺冷却水，在发酵过程环境温度过高需要时给甲醇蛋白合成系统补充冷量或作为冷源输出，使能量进一步充分回收利用。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，特别涉及一种基于生物质合成的甲醇蛋白高效低碳生产系统和方法。

背景技术

甲醇蛋白是以甲醇为碳源生产的单细胞蛋白。甲醇蛋白的主要成分为粗蛋白、脂肪、赖氨酸、蛋氨酸、胱氨酸、矿物质和维生素,其中粗蛋白质量分数平均在70％以上。甲醇蛋白被称为第二代单细胞蛋白，与天然植物蛋白相比，甲醇蛋白含有更丰富的氨基酸、矿物质和维生素，可以部分代替鱼粉、大豆、肉类及脱脂奶粉等喂养家禽。发展甲醇蛋白是解决我国养殖业及食品工业蛋白质短缺问题的重要途径之一,对解决我国的粮食安全问题具有重大的战略意义。

甲醇蛋白生产不受气候条件影响、合成速度快、质量稳定，因此当前世界各国都十分重视开辟蛋白质资源和研究其应用技术，并已取得了很大进展，其中工业化最快的是单细胞蛋白生产，被认为是解决人类蛋白质资源匮乏最有效途径之一。以甲醇、氨、硫酸和磷酸等为原料作为培养基,通过微生物发酵在甲醇基体中生长,消耗甲醇,生长成许多单细胞菌体,成为菌体单细胞蛋白,简称SCP。目前来看，甲醇蛋白生产仍存在以下问题：

(1)发酵生产过程中水、电、气消耗较大，不能实现高密度发酵，生产效率低，生产成本较高；

(2)原料甲醇消耗大量碳源，并排放大量CO₂，同时发酵生产过程也排放大量CO₂，构成严重的碳排放问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本发明之目的就是提供一种基于生物质合成的甲醇蛋白高效低碳生产方法，即甲醇蛋白高效绿色的生产方法。本发明的另一目的是提供该方法所采用的生产系统。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种基于生物质合成的甲醇蛋白高效低碳生产方法，其特征是，采用电解制氢为原料，副产氧气与空气复配得到富氧含量在30％～70％的富氧空气通入发酵罐，以提高菌种新陈代谢效率，相应地提高甲醇蛋白的生产效率；秸秆生物质配料经流化床生物质气化炉处理，生物质气脱硫后参与反应合成甲醇，环保节能，同时，甲醇蛋白合成的副产CO₂经净化压缩回收后补充参与反应合成甲醇，实现零碳排放；水电解制氢、生物质气化炉、甲醇合成三个反应热经余热锅炉处理，产生低压过热蒸汽分别用于流化床生物质气化炉、粗甲醇精馏、后续甲醇蛋白的干燥，富裕余热可回收制备饱和蒸汽外送输出，亦可用于溴化锂制备工艺冷却水，在发酵过程环境温度过高需要时给甲醇蛋白合成系统补充冷量，或作为冷源输出，使能量进一步充分回收利用，具体包括如下步骤：

S0、秸秆生物质配料经流化床生物质气化炉处理，生物质合成气脱硫后参与反应合成甲醇，后续步骤甲醇蛋白合成的副产CO₂经捕集、净化压缩回收后补充参与反应合成甲醇，实现CO₂回收利用；电解制氢副产氧气与空气复配得到富氧含量在30％～70％的富氧空气用于后续步骤通入发酵罐；

S1、摇瓶种子培养

选取嗜甲醇菌接种到试管中，加入2％葡萄糖作为碳源、2％胰蛋白胨作为蛋白质、增塑剂和水，摇床振荡培养，得到摇瓶种子；上述所有试剂和试管均需蒸汽消毒；

S2、一级种子培养