[发明专利]一种利用海藻化工废料生产乙醇和饲料的方法

摘要

本发明公开了一种利用海藻化工废料生产乙醇和饲料的方法，即以海藻化学工业生产海藻酸钠、甘露醇、碘或海藻糖胶产品过程中形成的含有纤维素成分的废渣为原料，经纤维素酶的酶促水解和酿酒酵母的厌氧发酵或纤维素酶产生菌和酿酒酵母菌的双重发酵，然后液固分离获得乙醇和饲料。本发明为海藻化工废渣废液的综合利用提供了经济、环保、有效的工业技术，可以有效地解决海藻化工废渣废液造成的环境问题，变废为宝，为海藻资源的充分和高值化利用，为发展海藻循环经济提供重要的技术支持。

主权项

1.一种利用海藻化工废料生产乙醇和饲料的方法，由下述步骤组成：(1)海藻化工废料选择：所述废料是海藻化学工业生产海藻酸钠、甘露醇、碘或海藻糖胶产品过程中形成的含有纤维素成分的废渣；其中：所述海藻是海带、马尾藻、巨藻、海蕴、泡叶藻、裙带菜、羊栖菜、绳藻、紫菜之一，所述废渣是海带、马尾藻、巨藻、海蕴、泡叶藻、裙带菜、羊栖菜、绳藻、紫菜废渣之一或其任意比例混合；(2)酶制剂的选择：酶制剂为市售能够将纤维素降解为可被酿酒酵母利用的单糖和寡糖的纤维素酶、半纤维素酶；(3)菌种选择：选用纤维素酶产生菌：绿色木霉(Trichoderma viride)AF93252，武汉大学中国典型培养物保藏中心提供，保藏号为CCTCC NO.AF93252；酿酒酵母菌种：安琪酵母，市售；(4)纤维素酶液体发酵菌种制备：用步骤(3)所述的纤维素酶产生菌菌株，在无菌条件下，经试管斜面、摇瓶、一级种子罐、二级种子罐逐级放大培养，制得菌数达OD值1.0～1.2×10/ml的液体发酵菌种；其中：所述摇瓶、一级种子罐、二级种子罐使用的发酵培养基是以重量百分比计含：0.1％蛋白胨、1.2％碳源的Mandel’s无机盐营养液，pH5～6；所述斜面培养基是上述Mandel’s无机盐营养加2％的琼脂粉；所述摇瓶培养条件是温度30℃～32℃，pH5～6，摇床转速180～220r/min，培养时间48～60小时；一级种子罐，二级种子罐培养条件是温度28℃～32℃，pH4.5～6，罐压0.5Kg/cm2，通气量以发酵液体积m3/空气体积m3·分钟计1∶0.8～1.0，搅拌转速120～200r/min，好氧培养48～60小时；(5)海藻化工废料酶法水解：取步骤(1)所述的废渣加水至渣浓度以重量百分比计为20％～35％，用稀酸溶液调节pH至4.5～6；以总量的重量百分比计，加入10％～30％量的市售纤维素酶或/和半纤维素酶制剂，28℃～32℃反应24～26小时，备用；(6)以酿酒酵母发酵生产乙醇：用酵母基本培养基，在温度30℃～37℃，pH4～6，活化酿酒酵母菌种，制备菌细胞数达1亿/ml以上的酿酒酵母发酵菌液，备用；按步骤(5)制备的水解海藻化工废料液体积量计，接入其体积百分比为10％～15％的酿酒酵母发酵菌液或0.1％～0.5％的市售安琪酵母颗粒进行厌氧密闭发酵，发酵温度为28℃～32℃，pH值为4～6；发酵时间48～58小时，当检测发酵醪酒精浓度达到体积百分比8％以上时，发酵停止；或者(7)海藻化工废料发酵：取步骤(1)所述的废渣与步骤(4)所述的发酵培养基以重量比为1∶5～8的量混合，以装料系数70～80％的量装入发酵罐内，再以装料量的重量百分比计，加入10％～15％步骤(4)所述的液体发酵菌种，以培养温度28℃～32℃，pH4.5～6，罐压0.6～0.8kg/cm2，通气量以发酵液体积m3/空气体积m3·分钟计1∶0.8～1.0，搅拌转速120～200r/min的条件，好氧发酵48～130小时后，备用；(8)厌氧发酵生产乙醇：用酵母基本培养基，在温度30℃～37℃，pH4～6，活化酿酒酵母菌种，制备菌细胞数达1亿/ml以上的酿酒酵母发酵菌液，备用；按步骤(7)制备的发酵液体积量计，接入其体积百分比为10％～15％的酿酒酵母发酵菌液或0.1％～0.5％的市售安琪酵母颗粒进行厌氧密闭发酵，发酵温度为28℃～32℃，pH值为4～6；发酵时间48～58小时，当检测发酵醪酒精浓度达到体积百分比8％以上时，发酵停止；或者(9)海藻化工废料混合发酵：取步骤(1)所述的废渣与步骤(4)所述的发酵培养基以重量比为1∶5～8的量混合，以装料系数70～80％的量装入发酵罐内，再以装料量的重量百分比计，加入10％～15％步骤(4)所述的液体发酵菌种和5％～10％步骤(6)所述的用酵母基本培养基活化的酿酒酵母发酵菌液，以培养温度28℃～32℃，pH4.5～6，罐压0.6～0.8kg/cm2，通气量以发酵液体积m3/空气体积m3·分钟计1∶0.8～1.0，搅拌转速120～200r/min的条件，好氧发酵48～130小时，然后停止通气，转入厌氧密闭发酵阶段，发酵温度为28℃～32℃，pH值为4～6；发酵时间48～58小时，当检测发酵醪酒精浓度达到体积百分比8％以上时，发酵停止；(10)液固分离：采用尼龙布过滤或10000rpm离心10min方法进行发酵液的液固分离；上清液经采用减压蒸馏方法蒸出乙醇，再浓缩，得浓度为90％以上的乙醇；沉淀的固体物质以两种方式用作动物饲料：①将湿料按饲养对象和目的需要，与成品饲料或饲料添加剂混合；直接用于饲喂动物；②将湿料在常温下干燥，粉碎后以蛋白质类添加剂形式用于饲料加工。