阅读说明：本技术 一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法 (Method for producing fuel ethanol by fermenting green alga biomass ) 是由 王辉 李萍 方飞 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法。具体方法为：利用绿藻作为生物质原料进行乙醇发酵的技术方法,用绿藻、不同硫酸水解浓度以及调节钠离子浓度提升乙醇产量。石莼葡萄糖含量丰富,作为发酵乙醇的原料是十分有潜力的。预处理过程中最适硫酸浓度为2％,并利用氢氧化钙调节pH值为5.5时,其最大乙醇浓度可高达30g/L,且产乙醇速率可达0.63g/(L.h),乙醇产量为37g/kg。(The invention provides a method for producing fuel ethanol by fermenting green alga biomass. The specific method comprises the following steps: the technical method for performing ethanol fermentation by using green algae as a biomass raw material improves the yield of ethanol by using the green algae, different sulfuric acid hydrolysis concentrations and regulating sodium ion concentration. The ulva has rich glucose content, and is very potential as a raw material for fermenting ethanol. The optimum sulfuric acid concentration in the pretreatment process is 2%, when the pH value is adjusted to 5.5 by using calcium hydroxide, the maximum ethanol concentration can reach 30g/L, the ethanol production rate can reach 0.63g/(L.h), and the ethanol yield is 37 g/kg.)

一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法

技术领域

本发明涉及一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法，属于生物化工中生产生物质能源技术领域，特别涉及一种清洁、可再生能源生产的技术方法。

背景技术

随着能源危机日益加重,环境污染日益严峻的时代背景下，清洁、可再生能源得到人们的普遍关注。目前研究的生物质能源主要有燃料乙醇、丁醇和生物柴油等。燃料乙醇作为一种绿色能源具有非常广阔的应用前景，如美国、巴西等国已实现了车用燃料乙醇的应用，从而大幅降低了对石油能源的需求。我国吉林省是全国第一个使用车用乙醇汽油的省份，汽车尾气排放的有害物质降低了30％～60％。目前国内外生产燃料乙醇的原料主要是玉米、小麦等粮食类生物质,其原料成本占燃料乙醇生产成本的比例高达50％，利用该类生物质原料生产燃料乙醇将会加重社会的粮食危机。采用廉价的非粮原料在一定程度上解决利用粮食原料生产燃料乙醇可能带来的粮食问题。因此，寻找最佳的非食用生物质原料代替粮食作物生产燃料乙醇，已经成为世界共识。美国、欧洲、加拿大等国的纤维素乙醇生产已具产业化规模，而我国在2006年刚完成了年产500吨的纤维素乙醇中试项目。相比于第一代以玉米乙醇为代表的生物燃料乙醇和第二代以纤维素乙醇为代表的燃料乙醇，第三代海藻燃料乙醇具有其独特的优越性。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种有效提高海藻燃料乙醇产量的技术方法。

本发明为实现此目的，采取的技术方案如下：

一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法，采用以下步骤：

步骤1：将石莼和浒苔分别粉碎后，称取一定量的绿藻粉末配制成原料。

步骤2：向步骤1中原料依次加入液化酶(80IU/g)和糖化酶(40IU/g)分别酶解48和36h。

步骤3：将酶解后的原料用硫酸进行酸解，于120℃处理2h，3000r离心10min,收集上清液。

步骤4：用氢氧化钙调节水解糖液的pH值。106℃灭菌30min后备用。

步骤5：将干酵母接入蔗糖溶液中，于恒温水浴适当时间，再移至30℃摇床振摇2h进行活化。

步骤6：酵母活化完成后按10％(v/v)的接种量接至绿藻水解糖液中置于30℃摇床进行发酵。发酵过程中定时取样，过滤后滤液用于测定乙醇、还原糖、单糖含量。

步骤7：做3个平行发酵，取平均值座位最终结果。

所述的石莼和浒苔分别粉碎后，称取一定量的绿藻粉末配制成350g/L的原料。

所述的步骤2中，液化酶处理条件为60℃、pH值为6.0，糖化酶处理条件为60℃、pH值为4.5。

所述的步骤3中，将酶解后的原料分别用2％，4％和8％的硫酸进行酸解，于120℃处理2h。

所述的步骤4中，利用氢氧化钙调节水解糖液的pH值至5.5。

所述的步骤5中，将1g干酵母接入100mL2％蔗糖溶液中，放置于38℃恒温水浴反应30min。

本发明的优点在于：

①有效提高了绿藻作为生物质原料进行乙醇发酵的效果；

②利用氢氧化钙调节pH值为5.5时，其最大乙醇浓度可高达30g/L，且产乙醇速率可达0.63g/(Lh)，乙醇产量为37g/kg。

③产生生物质乙醇过程易于操作，无二次污染，该技术的成本较低，符合实际生产的需要。

附图说明

图1是本发明不同种类绿藻发酵的乙醇产量随时间的变化曲线图。

图2是本发明不同浓度酸解乙醇产量随时间的变化曲线图。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法步骤为：

(一)绿藻水解糖液制备：

步骤1：将石莼和浒苔分别粉碎后，称取一定量的绿藻粉末配制成350g/L的原料。

步骤2：向步骤1中原料依次加入液化酶(80IU/g)和糖化酶(40IU/g)，在液化酶处理条件为60℃、pH值为6，糖化酶处理条件为60℃、pH值为4.5条件下分别酶解48和36h。

步骤3：将酶解后的原料用2％硫酸进行酸解，于120℃处理2h，3000r离心10min,收集上清液。

步骤4：用氢氧化钙调节水解糖液的pH至5.5值。106℃灭菌30min后备用。

步骤5：做三个平行发酵实验，取平均值。

(二)发酵：

步骤1：取1g干酵母接入100ml2％蔗糖溶液中，于38℃恒温水浴中放置30min，再移至30℃摇床振摇2h进行活化。

步骤2：酵母活化完成后按5％(v/v)的接种量接至绿藻水解糖液中置于30℃摇床进行发酵。

步骤3：发酵过程中定时取样，过滤后滤液用于测定乙醇、还原糖、单糖含量。

实施例2

一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法步骤为：

(一)绿藻水解糖液制备：

步骤1：将石莼和浒苔分别粉碎后，称取一定量的绿藻粉末配制成350g/L的原料。

步骤2：向步骤1中原料依次加入液化酶(80IU/g)和糖化酶(40IU/g)，在液化酶处理条件为60℃、pH值为6，糖化酶处理条件为60℃、pH值为4.5条件下分别酶解48和36h。

步骤3：将酶解后的原料用4％硫酸进行酸解，于120℃处理2h，3000r离心10min,收集上清液。

步骤4：用氢氧化钙调节水解糖液的pH至5.5值。106℃灭菌30min后备用。

步骤5：做三个平行发酵实验，取平均值。

(三)发酵：

步骤1：取1g干酵母接入100ml4％蔗糖溶液中，于38℃恒温水浴中放置30min，再移至30℃摇床振摇2h进行活化。

步骤2：酵母活化完成后按10％(v/v)的接种量接至绿藻水解糖液中置于30℃摇床进行发酵。

步骤3：发酵过程中定时取样，过滤后滤液用于测定乙醇、还原糖、单糖含量。

实施例3

一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法步骤为：

(一)绿藻水解糖液制备：

步骤1：将石莼和浒苔分别粉碎后，称取一定量的绿藻粉末配制成350g/L的原料。

步骤2：向步骤1中原料依次加入液化酶(80IU/g)和糖化酶(40IU/g)，在液化酶处理条件为60℃、pH值为6，糖化酶处理条件为60℃、pH值为4.5条件下分别酶解48和36h。

步骤3：将酶解后的原料用8％硫酸进行酸解，于120℃处理2h，3000r离心10min,收集上清液。

步骤4：用氢氧化钙调节水解糖液的pH至5.5值。106℃灭菌30min后备用。

步骤5：做三个平行发酵实验，取平均值。

(四)发酵：

步骤1：取1g干酵母接入100ml8％蔗糖溶液中，于38℃恒温水浴中放置30min，再移至30℃摇床振摇2h进行活化。

步骤2：酵母活化完成后按15％(v/v)的接种量接至绿藻水解糖液中置于30℃摇床进行发酵。

步骤3：发酵过程中定时取样，过滤后滤液用于测定乙醇、还原糖、单糖含量。

实施例4

一种利用绿藻生物质发酵生产燃料乙醇的方法步骤为：

(一)绿藻水解糖液制备：

步骤1：将石莼和浒苔分别粉碎后，称取一定量的绿藻粉末配制成350g/L的原料。

步骤2：向步骤1中原料依次加入液化酶(80IU/g)和糖化酶(40IU/g)，在液化酶处理条件为60℃、pH值为6，糖化酶处理条件为60℃、pH值为4.5条件下分别酶解48和36h。

步骤3：将酶解后的原料用2％硫酸进行酸解，于120℃处理2h，3000r离心10min,收集上清液。

步骤4：用氢氧化钙调节水解糖液的pH至5.5值。106℃灭菌30min后备用。

步骤5：做三个平行发酵实验，取平均值。

(五)发酵：

步骤1：取1g干酵母接入100ml2％蔗糖溶液中，于38℃恒温水浴中放置30min，再移至30℃摇床振摇2h进行活化。

步骤2：酵母活化完成后按10％(v/v)的接种量接至绿藻水解糖液中置于30℃摇床进行发酵。

步骤3：发酵过程中定时取样，过滤后滤液用于测定乙醇、还原糖、单糖含量。

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。