專利名稱：：用海帶提取乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及提取乙醇的方法，尤其涉及一種用海帶提取乙醇的方法。
背景技術(shù)：
：人類進入二十世紀以來，隨著世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人口的不斷增加，化石燃料消耗量與日俱增，這一方面導(dǎo)致化石燃料儲存量的逐漸枯竭，另一方面化石燃料燃燒引起二氧化碳過量排放導(dǎo)致的溫室效應(yīng)，給人類生存環(huán)境帶來威脅，因此，以石油、煤、天然氣為代表的一次性能源最終將被其它能源所取代。面對各種不可再生能源的日益減少和二氧化碳等溫室氣體過量排放而產(chǎn)生的氣候變暖，尋找新的再生能源勢在必行，其中可再生液體燃料如生物質(zhì)乙醇和生物柴油等，被認為是能夠抑制溫室效應(yīng)的最理想的替代燃料。由于像玉米、甘蔗等農(nóng)作物主要由碳水化合物所組成，因此，從這類農(nóng)作物中提取乙醇是目前生物能源主要的來源。然而，農(nóng)作物生產(chǎn)受到土地資源的約束，加上生產(chǎn)成本很高，即使不考慮生產(chǎn)成本，僅僅通過種植那怕是最高產(chǎn)的農(nóng)作物，再由該農(nóng)作物來轉(zhuǎn)化為乙醇，仍然無法滿足人類對能源的需求量，開辟可持續(xù)發(fā)展的生物質(zhì)能源成為世人共同努力的目標。海藻通過光合作用，將陽光、水和二氧化碳轉(zhuǎn)變成為藻類的生物質(zhì)，因此，海藻富含碳水化合物，而碳水化合物是提取乙醇和沼氣等生物能源的基本原料。海帶(Laminariajaponica)屬于褐藻類的一種，生長在海底的巖石上，藻體褐色，長帶狀，革質(zhì)，一般長26米，寬2030厘米。藻體明顯地區(qū)分為固著器、柄部和葉片，固著器假根狀起到固著作用，柄部粗短圓柱形，柄上部寬大長帶狀象葉的部分叫葉狀體，在葉片的中央有兩條平行的淺溝，中間為中帶部，厚25毫米，中帶部兩緣較薄有波狀皺褶。野生海帶在低潮線下23米深度巖石上均有。我國遼寧、山東、江蘇、浙江、福建及廣東省北部沿海均有海帶養(yǎng)殖，由于從北到南受氣溫、光照等諸因素差異的影響，使海帶的生長成熟期有早有遲，在同一海區(qū)或同一苗繩上的海帶，其成熟期也有先后，所以，收獲期從5月中旬延續(xù)到7月上旬。海帶養(yǎng)殖只要人工控制育苗室海水溫度，海帶孢子便能在育苗室發(fā)芽成海帶幼苗。把海帶苗夾入麻繩的縫里，然后把許多這種帶有幾條海帶苗的麻繩系在海帶養(yǎng)殖場的浮筏上，便形成了養(yǎng)殖著千千萬萬株海帶的海帶田，就像種莊稼一樣，從"插秧"(系海帶苗繩)到收獲也需要進行繁忙的"田間管理"，包括施肥、倒苗(倒換海帶苗的水深)、除去苗上附著物等。從育苗出來時僅12厘米長的幼苗，當年秋天便長成近10米長的大海帶。目前，我國的海帶年產(chǎn)量居世界第一位,中國已成為世界第一的海帶養(yǎng)殖國家。表1新鮮海帶的基本組分<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表1給出了新鮮海帶的基本組分，從表中可以看到，在海帶基本組分中，碳水化合物是最主要的組分，占43.23%，這些碳水化合物中含有大量的糖分，糖分水解之后生成的葡萄糖能被微生物利用進行發(fā)酵作用來生產(chǎn)乙醇。本發(fā)明以海帶為提取乙醇的原料，在溫度、pH值和發(fā)酵時間等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的控制下，通過微生物發(fā)酵工藝，將海帶中的部分碳水化合物成功地轉(zhuǎn)化為乙醇。這為利用海藻生產(chǎn)生物能源開辟了新的途徑，用海帶提取乙醇不僅克服了利用農(nóng)作物生產(chǎn)乙醇所帶來的土地壓力，而且通過海帶的綜合利用，使生產(chǎn)成本大大降低，因此，對發(fā)展海藻生物能源具有深遠的意義和廣闊的應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用海帶提取乙醇的方法。方法的步驟如下-1)將干海帶表面雜質(zhì)去除后，粉碎；2)將粉碎后的海帶與相當于海帶質(zhì)量1012倍的清潔水混合，在8085。C的溫度下蒸煮3035分鐘；3)待蒸煮后的海帶冷卻，加入工業(yè)發(fā)酵酵母提取液，充分攪拌，并使酵母菌大量繁殖后，密封；4)在3035t:的溫度下，控制pH值為67，發(fā)酵68天，海帶發(fā)酵期間，不時地增加清潔水，以保持恒定的水分，并將發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體，用導(dǎo)管排出；5)發(fā)酵后通過離心機或壓濾機，將固液分離；6)分離液體通過蒸餾，獲得乙醇和其他有用組分；7)分離固體物在pH為7.88.5和溫度在4045"C下，進行再次發(fā)酵生產(chǎn)甲烷；8)生產(chǎn)甲垸后的殘留物中含有高濃度的碘和豐富的有機質(zhì)及礦物質(zhì)，與低品位硅藻土混合，制成有機碘肥。所述的工業(yè)發(fā)酵酵母提取液是由工業(yè)發(fā)酵酵母在含1.92.2%葡萄糖溶液中活化24小時而成，提取液的質(zhì)量百分比主要含量為氮9%、氨基酸3.5%、氯化鈉^3.5%、其余是水。本發(fā)明選用提取乙醇的褐藻類海帶，盛產(chǎn)于我國近海海域，資源極為豐富，目前我國海帶年產(chǎn)量占了全球年產(chǎn)量的95%。雖然用海帶提取乙醇在產(chǎn)率方面無法與玉米、甘蔗等農(nóng)作物為原料生產(chǎn)乙醇相比，但是，海帶作為提取乙醇的原料在總產(chǎn)量上具有明顯的優(yōu)勢，海帶養(yǎng)殖具有不占用土地的特點，據(jù)初步估算，我國具有適合海帶養(yǎng)殖的淺海面積12.4萬平方公里，這為海帶養(yǎng)殖提供了廣闊的空間，以海帶的年平均產(chǎn)量約為1.5t/畝計，根據(jù)海帶發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的產(chǎn)率來計算，我國利用海帶發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的潛在產(chǎn)量可達到約840萬噸/年。另外，在海帶發(fā)酵的過程中，除了乙醇產(chǎn)物外，還同時產(chǎn)生與乙醇相當數(shù)量的丙三醇(甘油)和一些雜醇油，經(jīng)過提純和處理，這些副產(chǎn)物也可以當作能源或者其他工業(yè)用途，均可以產(chǎn)生相當于甚至超過乙醇的經(jīng)濟價值。提取乙醇后的殘渣物可以二次發(fā)酵生產(chǎn)甲垸，甲垸也是一種具有經(jīng)濟價值的生物能源。海帶具有強烈地從海水中富集碘的生物特性，因此其中碘的含量一般高達干重的0.2%1.0%，提取乙醇和生產(chǎn)甲垸后的殘渣物不僅富含生物可利用的活性碘，而且含有大量的有機物與礦物質(zhì)，通過與低品位硅藻土混合，可以制成有機碘肥，已有研究表明，利用這種有機碘肥，在培育出含碘的蔬菜的同時，又可以改良土壤的生態(tài)環(huán)境，這對改善缺碘環(huán)境和消除IDD具有深遠的意義。由于海帶提取乙醇的同時又可以產(chǎn)生丙三醇(甘油)等副產(chǎn)品，加上殘渣物的綜合利用，因此，從經(jīng)濟意義來講，用海帶提取生物能源乙醇不僅潛力非常巨大，而且具有重要的現(xiàn)實意義。圖1是海帶提取乙醇方法的工藝流程圖；圖2用海帶提取的乙醇氣相色譜圖；圖3用海帶提取的丙三醇(甘油)液相色譜圖。具體實施例方式本發(fā)明以海帶為原料，在溫度、pH值和發(fā)酵時間等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的控制下，通過微生物發(fā)酵工藝，將海帶中的部分碳水化合物成功地轉(zhuǎn)化為乙醇。本發(fā)明的具體實施步驟如下首先將新鮮的干海帶表面雜質(zhì)去除，用一般粉碎機粉碎，然后將粉碎后的海帶與相當于海帶質(zhì)量1012倍的清潔水混合，為了加速海帶碳水化合物中糖的水解，促使其轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，從而能夠被微生物所利用，完成生成乙醇的發(fā)酵過程，在8085'C的溫度下蒸煮3035分鐘。等到蒸煮后的海帶冷卻，加入工業(yè)發(fā)酵酵母提取液，在與海帶充分攪拌，并讓酵母菌大量的繁殖后，密封進行微生物發(fā)酵。為了使發(fā)酵過程產(chǎn)生的氣體能夠順利排出，保持發(fā)酵容器內(nèi)的常壓，同時為了使發(fā)酵容器內(nèi)的水分保持恒定，在密封口設(shè)計一根通氣管和一根進水管。通氣管一頭插入發(fā)酵容器內(nèi)，另一頭插入一個裝有液態(tài)水的容器里，發(fā)酵時產(chǎn)生的氣體通過水體以氣泡的形式排出；在海帶的發(fā)酵期間，通過進水管定時增加清潔水。海帶的微生物發(fā)酵過程在3035'C的溫度下進行，發(fā)酵物的pH值控制為67，海帶提取乙醇的整個微生物發(fā)酵過程在68天完成。經(jīng)過微生物發(fā)酵后，海帶與水混合成糊狀，通過離心機或壓濾機，將固液分離。液體通過蒸餾，獲得乙醇和其他有用組分；殘渣固體在pH為7.88.5和溫度在4045"C下，進行再次發(fā)酵生產(chǎn)甲垸；生產(chǎn)甲烷后的殘留物中含有高濃度的碘和豐富的有機質(zhì)及礦物質(zhì)，加上蒸餾后的殘留液體與低品位硅藻土充分混合，通過造粒機，制成顆粒狀有機碘肥。實施例11)將干海帶表面雜質(zhì)去除后，用普通粉碎機粉碎；2)稱取1公斤粉碎后的海帶，與10公斤的清潔水混合，在8(TC的溫度下蒸煮30分鐘；3)待蒸煮后的海帶冷卻，加入適量的工業(yè)發(fā)酵酵母提取液，攪拌均勻，當酵母菌大量繁殖后，密封，在密封口插上導(dǎo)氣管和進水管，導(dǎo)氣管的另一頭插入裝有液態(tài)水的容器里，進水管口加蓋；工業(yè)發(fā)酵酵母提取液是由工業(yè)發(fā)酵酵母在含1.92.2%葡萄糖溶液中活化24小時而成，提取液的質(zhì)量百分比主要含量為氮9%、氨基酸3.5%、氯化鈉^.5%、其余是水；4)海帶微生物發(fā)酵溫度控制在3(TC,pH值為6下進行，海帶發(fā)酵期間，不時地增加清潔水，以保持恒定的水分；5)海帶經(jīng)過6天的微生物發(fā)酵，發(fā)酵物呈糊狀，通過離心機，將固液分離；6)離心分離的液體通過蒸餾，用氣相色譜法測得乙醇23mL，用液相色譜法和測丙三醇(甘油)21mL;7)離心分離的固體物，在pH為8，溫度為4(TC時發(fā)酵生產(chǎn)甲烷，甲烷產(chǎn)率為7.5ml/g;8)生產(chǎn)甲烷后的殘留物和經(jīng)過蒸餾后殘留的液體，與低品位硅藻土混合，制成有機碘肥。實施例21)將干海帶表面雜質(zhì)去除后，用普通粉碎機粉碎；2)稱取1公斤粉碎后的海帶，與ll公斤的清水混合，在82'C的溫度下蒸煮32分鐘；3)待蒸煮后的海帶冷卻，加入適量的工業(yè)發(fā)酵酵母提取液，攪拌均勻，密封;在密封口插上通氣管和進水管，通氣管的另一頭插入裝有液態(tài)水的容器里，進水管口加蓋；工業(yè)發(fā)酵酵母提取液是由工業(yè)發(fā)酵酵母在含1.92.2%葡萄糖溶液中活化24小時而成，提取液的質(zhì)量百分比主要含量為氮9°/。、氨基酸3.5%、氯化鈉^3.5%、其余是水；4)海帶微生物發(fā)酵溫度控制在33°C,pH值為6.5下進行，海帶發(fā)酵期間，不時地增加清潔水，以保持恒定的水分；5)海帶經(jīng)過8天的微生物發(fā)酵，發(fā)酵物呈糊狀，通過離心機，將固液分離；6)離心分離的液體通過蒸餾，用氣相色譜法測得乙醇25mL，用液相色譜法和測丙三醇(甘油)23mL;7)離心分離的固體物，在pH為7.8，溫度為42t時發(fā)酵生產(chǎn)甲烷，甲垸產(chǎn)率為7.2ml/g;8)生產(chǎn)甲烷后的殘留物和和經(jīng)過蒸餾后殘留的液體，與低品位硅藻土混合，制成有機碘肥。實施例31)將干海帶表面雜質(zhì)去除后，用普通粉碎機粉碎；2)稱取1公斤粉碎后的海帶，與12公斤的清水混合，在85"C的溫度下蒸煮35分鐘；3)待蒸煮后的海帶冷卻，加入適量的工業(yè)發(fā)酵酵母提取液，攪拌均勻，密封;在密封口插上通氣管和進水管，通氣管的另一頭插入裝有液態(tài)水的容器里，進水管口加蓋。工業(yè)發(fā)酵酵母提取液是由工業(yè)發(fā)酵酵母在含1.92.2%葡萄糖溶液中活化24小時而成，提取液的質(zhì)量百分比主要含量為氮9%、氨基酸3.5%、氯化鈉^3.5%、其余是水；4)海帶微生物發(fā)酵溫度控制在35°C，pH值為7下進行，海帶發(fā)酵期間，不時地增加清潔水，以保持恒定的水分；5)海帶經(jīng)過7天的微生物發(fā)酵，發(fā)酵物呈糊狀，通過離心機，將固液分離；6)離心分離的液體通過蒸餾，用氣相色譜法測得乙醇27mL，用液相色譜法和測丙三醇(甘油)25mL;7)離心分離的固體物，在pH為8.5，溫度為45r時發(fā)酵生產(chǎn)甲垸，甲垸產(chǎn)率為7.0ml/g;8)生產(chǎn)甲垸后的殘留物和和經(jīng)過蒸餾后殘留的液體，與低品位硅藻土混合，制成有機碘肥。權(quán)利要求1.一種用海帶提取乙醇的方法，其特征在于包括如下步驟1)將干海帶表面雜質(zhì)去除后，粉碎；2)將粉碎后的海帶與海帶質(zhì)量10～12倍的清潔水混合，在80～85℃的溫度下蒸煮30～35分鐘；3)待蒸煮后的海帶冷卻，加入工業(yè)發(fā)酵酵母提取液，充分攪拌，并使酵母菌大量繁殖后，密封；4)在30～35℃的溫度下，控制pH值為6～7，發(fā)酵6～8天，海帶發(fā)酵期間，不時地增加清潔水，以保持恒定的水分，并將發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氣體，用導(dǎo)管排出；5)發(fā)酵后通過離心機或壓濾機，將固液分離；6)分離液體通過蒸餾，獲得乙醇和其他有用組分；7)分離固體物在pH為7.8～8.5和溫度在40～45℃下，進行再次發(fā)酵生產(chǎn)甲烷；8)生產(chǎn)甲烷后的殘留物中含有高濃度的碘和豐富的有機質(zhì)及礦物質(zhì)，與低品位硅藻土混合，制成有機碘肥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用海帶提取乙醇的方法，其特征在于所述的工業(yè)發(fā)酵酵母提取液是由工業(yè)發(fā)酵酵母在含1.92.2%葡萄糖溶液中活化24小時而成，提取液的質(zhì)量百分比主要含量為氮9%、氨基酸3.5%、氯化鈉2.5%、其余是水。全文摘要本發(fā)明公開了一種用海帶提取乙醇的方法。方法的步驟如下1)將干海帶表面雜質(zhì)去除后，粉碎；2)將粉碎后的海帶與清潔水混合，蒸煮；3)待蒸煮后的海帶冷卻，加入工業(yè)發(fā)酵酵母提取液，充分攪拌，并使酵母菌大量繁殖后，密封；4)在30～35℃的溫度下，控制pH值為6～7，發(fā)酵6～8天，海帶發(fā)酵期間，不時地增加清潔水，以保持恒定的水分；5)發(fā)酵后進行固液分離；6)分離液體通過蒸餾，獲得乙醇和其他有用組分；7)分離固體物進行再次發(fā)酵生產(chǎn)甲烷；8)生產(chǎn)甲烷后的殘留物與低品位硅藻土混合，制成有機碘肥。本發(fā)明可以產(chǎn)生丙三醇(甘油)等副產(chǎn)品，加上殘渣物的綜合利用，用海帶提取生物能源乙醇不僅潛力非常巨大，而且具有重要的現(xiàn)實意義。文檔編號C12P7/06GK101638672SQ200910102399公開日2010年2月3日申請日期2009年9月3日優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日發(fā)明者翁煥新,翁經(jīng)科申請人:浙江大學(xué)