[发明专利]一种利用海带渣连续预处理制备生物乙醇的方法

说明书

本发明提供一种利用海带渣连续预处理制备生物乙醇的方法，以海带废渣为原料，包括海带渣初筛选、润湿、膨化、酶解、乙醇发酵培养基的制备、乙醇发酵液的制备、海带渣生物乙醇的制备的步骤，具体步骤包括对海带渣稀酸润湿、膨化连续预处理，经复合酶解后获取酶解糖化液，酶解糖化液经酵母发酵，再将发酵液蒸馏获得生物乙醇；本发明通过对海带渣的膨化预处理连续化操作，缩短工作周期，有效破坏了纤维素的空间结构，降低纤维素结晶度，减少酸、酶的用量，节约了成本，同时提高海带渣纤维素水解率和酶解率以及乙醇产率的特点，海带渣废物能源化的利用，减少了资源浪费、避免环境污染，创造了更高的经济价值。

技术领域

本发明属于可再生能源领域，采用稀酸润湿，膨化预处理海带渣再进行复合酶解制备可发酵糖，进一步进行生物乙醇发酵转化方法，特别涉及一种利用海带渣连续预处理制备生物乙醇的方法。

背景技术

随着社会的飞速发展，化学能源被大量的开发利用，日渐枯竭。生物质能源作为化学能源的替代品日益受到重视和发展，其中生物乙醇是被公认的最具有发展前景的可再生清洁能源，其技术已得到长足的进步。第一代生物乙醇主要以淀粉质和糖蜜类为原料，这种生物乙醇的生产技术已经比较成熟。但以此为原料大规模生产生物乙醇会导致土地和潜在的食品竞争的问题。因此，以纤维素资源作为第二代生物乙醇研究逐渐被人们重视。纤维素资源转化生物乙醇需要经过一定的预处理，纤维素酶降解以及发酵过程才能实现乙醇的转化。虽然步骤麻烦，但纤维素是地球上最为丰富的可再生的生物质资源。纤维素资源的转化利用，既减轻废弃物排放对生态环境造成的污染，又满足能源需求，是一个具有巨大潜力的新领域。尽管第二代生物乙醇的转化工艺有了一定的发展，但传统的陆生植物纤维作为转化原料，却与土地以及淡水等生产资源存在竞争关系，其发展仍然受到限制。

海带是我国海水养殖的重要品种，是褐藻工业的主要原料之一。目前已经形成了以褐藻胶、甘露醇、碘为主要产品的褐藻工业产品体系。但是，按干物质计，海带的工业利用率仅为1/3，还有约2/3的海带成分尚未得到利用，不但浪费了大量的自然资源，而且还带来一系列环境污染问题。海带渣中含有约50％的粗纤维素和半纤维素，约20％的蛋白质和大概3％的灰分。因此海带渣具有转化发酵乙醇的潜质。

海带渣发酵乙醇需要进行预处理，目前预处理技术有化学法、机械法。前者具有化学试剂使用量大，处理时间长，腐蚀设备，污染环境，需要高温高压等特殊条件；机械破碎法，海带渣纤维素结晶度高，降解不彻底，后期酶的使用量大，成本高。因此，上述单一预处理方法均有一定的局限性和弊端。本方法采用稀酸润湿结合膨化技术，使半纤维素降解分离降低了纤维素结晶度，减少空间位阻，暴露酶分子的结合位点，提高糖化得率及乙醇产率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供了一种利用海带渣连续预处理制备生物乙醇的方法，该方法以海带渣为原料，经过稀硫酸润湿膨化处理再经复合酶酶解制备可发酵糖和酵母转化生产乙醇，不仅将废物能源化，减少资源浪费的同时避免环境污染，而且具有生产周期短、节约成本、降解率高等特点。

本发明所述的一种利用海带渣连续预处理制备生物乙醇的方法，技术方案如下：

一种利用海带渣连续预处理制备生物乙醇的方法，以海带废渣为原料，包括以下步骤：

(1)海带渣初筛选：收集并风干海带渣，利用锤式万能粉碎机破碎海带渣，过60-80目筛；(2)海带渣润湿：将上述步骤(1)中筛选的海带渣用浓度为0.5％—1.5％w/v稀硫酸润湿，使其含水量至30％—40％；

(3)海带渣膨化：利用单螺杆挤压膨化机对上述步骤(2)中的海带渣进行膨化处理，将膨化处理后的海带渣粉碎过60目-80目筛备用；

(4)海带渣酶解：将上述步骤(3)中筛选的海带渣，按照质量比加入10-15倍水后，加入碳酸钙调节pH值至5-5.5，加入复合纤维素酶和蛋白酶进行搅拌酶解，酶解后的溶液进行处理获得海带渣酶解糖化液；