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1、(10)授权公告号 CN 101638672 B (45)授权公告日 2011.09.28 CN 101638672 B *CN101638672B* (21)申请号 200910102399.3 (22)申请日 2009.09.03 C12P 7/06(2006.01) C12P 7/20(2006.01) C12P 5/02(2006.01) C05G 1/00(2006.01) C05F 5/00(2006.01) C12R 1/645(2006.01) (73)专利权人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市浙大路 38 号 (72)发明人 翁焕新 翁经科 (74)专利代理机构 杭。
2、州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 张法高 JP 2008271910 A,2008.11.13, 全文 . JP 11169188 A,1999.06.29, 全文 . (54) 发明名称 用海带提取乙醇的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种用海带提取乙醇的方法。 方法的步骤如下 ： 1) 将干海带表面杂质去除后， 粉碎 ； 2) 将粉碎后的海带与清洁水混合， 蒸煮 ； 3) 待蒸煮后的海带冷却， 加入工业发酵酵母提取液， 充分搅拌， 并使酵母菌大量繁殖后， 密封 ； 4) 在 3035的温度下， 控制pH值为67， 发酵6 8 天， 海带发酵期间， 不时地增加清洁水， 以保持。
3、 恒定的水分 ； 5) 发酵后进行固液分离 ； 6) 分离液 体通过蒸馏， 获得乙醇和其他有用组分 ； 7) 分离 固体物进行再次发酵生产甲烷 ； 8) 生产甲烷后的 残留物与低品位硅藻土混合， 制成有机碘肥。 本发 明可以产生丙三醇(甘油)等副产品， 加上残渣物 的综合利用， 用海带提取生物能源乙醇不仅潜力 非常巨大， 而且具有重要的现实意义。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 樊颖 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 CN 101638672 B1/1 页 2 1. 一种用海带提取乙醇的方法， 其特征在于。
4、包括如下步骤 ： 1) 将干海带表面杂质去除后， 粉碎 ； 2) 将粉碎后的海带与海带质量 10 12 倍的清洁水混合， 在 80 85的温度下蒸煮 30 35 分钟 ； 3) 待蒸煮后的海带冷却， 加入工业发酵酵母提取液， 充分搅拌， 并使酵母菌大量繁殖 后， 密封 ； 4) 在 30 35的温度下， 控制 pH 值为 6 7， 发酵 6 8 天， 海带发酵期间， 不时地增 加清洁水， 以保持恒定的水分， 并将发酵过程中产生的气体， 用导管排出 ； 5) 发酵后通过离心机或压滤机， 将固液分离 ； 6) 分离液体通过蒸馏， 获得乙醇和其他有用组分 ； 7) 分离固体物在 pH 为 7.8 8。
5、.5 和温度在 40 45下， 进行再次发酵生产甲烷 ； 8) 生产甲烷后的残留物中含有高浓度的碘和丰富的有机质及矿物质， 与低品位硅藻土 混合， 制成有机碘肥。 权 利 要 求 书 CN 101638672 B1/4 页 3 用海带提取乙醇的方法 技术领域 0001 本发明涉及提取乙醇的方法， 尤其涉及一种用海带提取乙醇的方法。 背景技术 0002 人类进入二十世纪以来， 随着世界经济的飞速发展和人口的不断增加， 化石燃料 消耗量与日俱增， 这一方面导致化石燃料储存量的逐渐枯竭， 另一方面化石燃料燃烧引起 二氧化碳过量排放导致的温室效应， 给人类生存环境带来威胁， 因此， 以石油、 煤、 天。
6、然气为 代表的一次性能源最终将被其它能源所取代。 面对各种不可再生能源的日益减少和二氧化 碳等温室气体过量排放而产生的气候变暖， 寻找新的再生能源势在必行， 其中可再生液体 燃料如生物质乙醇和生物柴油等， 被认为是能够抑制温室效应的最理想的替代燃料。由于 像玉米、 甘蔗等农作物主要由碳水化合物所组成， 因此， 从这类农作物中提取乙醇是目前生 物能源主要的来源。然而， 农作物生产受到土地资源的约束， 加上生产成本很高， 即使不考 虑生产成本， 仅仅通过种植那怕是最高产的农作物， 再由该农作物来转化为乙醇， 仍然无法 满足人类对能源的需求量， 开辟可持续发展的生物质能源成为世人共同努力的目标。 0。
7、003 海藻通过光合作用， 将阳光、 水和二氧化碳转变成为藻类的生物质， 因此， 海藻富 含碳水化合物， 而碳水化合物是提取乙醇和沼气等生物能源的基本原料。海带 (Laminaria japonica)属于褐藻类的一种， 生长在海底的岩石上， 藻体褐色， 长带状， 革质， 一般长26 米， 宽 20 30 厘米。藻体明显地区分为固着器、 柄部和叶片， 固着器假根状起到固着作用， 柄部粗短圆柱形， 柄上部宽大长带状象叶的部分叫叶状体， 在叶片的中央有两条平行的浅 沟， 中间为中带部， 厚 2 5 毫米， 中带部两缘较薄有波状皱褶。野生海带在低潮线下 2 3 米深度岩石上均有。我国辽宁、 山东、 。
8、江苏、 浙江、 福建及广东省北部沿海均有海带养殖， 由 于从北到南受气温、 光照等诸因素差异的影响， 使海带的生长成熟期有早有迟， 在同一海区 或同一苗绳上的海带， 其成熟期也有先后， 所以， 收获期从 5 月中旬延续到 7 月上旬。海带 养殖只要人工控制育苗室海水温度， 海带孢子便能在育苗室发芽成海带幼苗。把海带苗夹 入麻绳的缝里， 然后把许多这种带有几条海带苗的麻绳系在海带养殖场的浮筏上， 便形成 了养殖着千千万万株海带的海带田， 就像种庄稼一样， 从 “插秧” ( 系海带苗绳 ) 到收获也需 要进行繁忙的 “田间管理” ， 包括施肥、 倒苗 ( 倒换海带苗的水深 )、 除去苗上附着物等。。
9、从 育苗出来时仅 1 2 厘米长的幼苗， 当年秋天便长成近 10 米长的大海带。目前， 我国的海 带年产量居世界第一位， 中国已成为世界第一的海带养殖国家。 0004 表 1 新鲜海带的基本组分 0005 0006 表 1 给出了新鲜海带的基本组分， 从表中可以看到， 在海带基本组分中， 碳水化合 物是最主要的组分， 占 43.23， 这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进行发酵作用来生产乙醇。本发明以海带为提取乙醇的原料， 在温 说 明 书 CN 101638672 B2/4 页 4 度、 pH 值和发酵时间等关键技术参数的控制下， 通过微生物发酵工艺，。
10、 将海带中的部分碳水 化合物成功地转化为乙醇。这为利用海藻生产生物能源开辟了新的途径， 用海带提取乙醇 不仅克服了利用农作物生产乙醇所带来的土地压力， 而且通过海带的综合利用， 使生产成 本大大降低， 因此， 对发展海藻生物能源具有深远的意义和广阔的应用前景。 发明内容 0007 本发明的目的是克服现有技术的不足， 提供一种用海带提取乙醇的方法。方法的 步骤如下 ： 0008 1) 将干海带表面杂质去除后， 粉碎 ； 0009 2) 将粉碎后的海带与相当于海带质量 10 12 倍的清洁水混合， 在 80 85的 温度下蒸煮 30 35 分钟 ； 0010 3) 待蒸煮后的海带冷却， 加入工业发。
11、酵酵母提取液， 充分搅拌， 并使酵母菌大量繁 殖后， 密封 ； 0011 4) 在 30 35的温度下， 控制 pH 值为 6 7， 发酵 6 8 天， 海带发酵期间， 不时 地增加清洁水， 以保持恒定的水分， 并将发酵过程中产生的气体， 用导管排出 ； 0012 5) 发酵后通过离心机或压滤机， 将固液分离 ； 0013 6) 分离液体通过蒸馏， 获得乙醇和其他有用组分 ； 0014 7) 分离固体物在 pH 为 7.8 8.5 和温度在 40 45下， 进行再次发酵生产甲 烷 ； 0015 8) 生产甲烷后的残留物中含有高浓度的碘和丰富的有机质及矿物质， 与低品位硅 藻土混合， 制成有机碘。
12、肥。 0016 所述的工业发酵酵母提取液是由工业发酵酵母在含 1.9 2.2葡萄糖溶液 中活化 2 4 小时而成， 提取液的质量百分比主要含量为 ： 氮 9、 氨基酸 3.5、 氯化钠 3.5、 其余是水。 0017 本发明选用提取乙醇的褐藻类海带， 盛产于我国近海海域， 资源极为丰富， 目前我 国海带年产量占了全球年产量的 95。虽然用海带提取乙醇在产率方面无法与玉米、 甘蔗 等农作物为原料生产乙醇相比， 但是， 海带作为提取乙醇的原料在总产量上具有明显的优 势， 海带养殖具有不占用土地的特点， 据初步估算， 我国具有适合海带养殖的浅海面积 12.4 万平方公里， 这为海带养殖提供了广阔的空。
13、间， 以海带的年平均产量约为 1.5t/ 亩计， 根据 海带发酵生产乙醇的产率来计算， 我国利用海带发酵生产乙醇的潜在产量可达到约 840 万 吨 / 年。 0018 另外， 在海带发酵的过程中， 除了乙醇产物外， 还同时产生与乙醇相当数量的丙三 醇 ( 甘油 ) 和一些杂醇油， 经过提纯和处理， 这些副产物也可以当作能源或者其他工业用 途， 均可以产生相当于甚至超过乙醇的经济价值。提取乙醇后的残渣物可以二次发酵生产 甲烷， 甲烷也是一种具有经济价值的生物能源。海带具有强烈地从海水中富集碘的生物特 性， 因此其中碘的含量一般高达干重的 0.2 1.0， 提取乙醇和生产甲烷后的残渣物不 仅富含生。
14、物可利用的活性碘， 而且含有大量的有机物与矿物质， 通过与低品位硅藻土混合， 可以制成有机碘肥， 已有研究表明， 利用这种有机碘肥， 在培育出含碘的蔬菜的同时， 又可 以改良土壤的生态环境， 这对改善缺碘环境和消除 IDD 具有深远的意义。由于海带提取乙 说 明 书 CN 101638672 B3/4 页 5 醇的同时又可以产生丙三醇 ( 甘油 ) 等副产品， 加上残渣物的综合利用， 因此， 从经济意义 来讲， 用海带提取生物能源乙醇不仅潜力非常巨大， 而且具有重要的现实意义。 附图说明 0019 图 1 是海带提取乙醇方法的工艺流程图 ； 0020 图 2 用海带提取的乙醇气相色谱图 ； 0。
15、021 图 3 用海带提取的丙三醇 ( 甘油 ) 液相色谱图。 具体实施方式 0022 本发明以海带为原料， 在温度、 pH 值和发酵时间等关键技术参数的控制下， 通过微 生物发酵工艺， 将海带中的部分碳水化合物成功地转化为乙醇。 0023 本发明的具体实施步骤如下 ： 0024 首先将新鲜的干海带表面杂质去除， 用一般粉碎机粉碎， 然后将粉碎后的海带与 相当于海带质量1012倍的清洁水混合， 为了加速海带碳水化合物中糖的水解， 促使其转 变为葡萄糖， 从而能够被微生物所利用， 完成生成乙醇的发酵过程， 在 80 85的温度下 蒸煮3035分钟。 等到蒸煮后的海带冷却， 加入工业发酵酵母提取液。
16、， 在与海带充分搅拌， 并让酵母菌大量的繁殖后， 密封进行微生物发酵。为了使发酵过程产生的气体能够顺利排 出， 保持发酵容器内的常压， 同时为了使发酵容器内的水分保持恒定， 在密封口设计一根通 气管和一根进水管。 通气管一头插入发酵容器内， 另一头插入一个装有液态水的容器里， 发 酵时产生的气体通过水体以气泡的形式排出 ； 在海带的发酵期间， 通过进水管定时增加清 洁水。海带的微生物发酵过程在 30 35的温度下进行， 发酵物的 pH 值控制为 6 7， 海 带提取乙醇的整个微生物发酵过程在 6 8 天完成。经过微生物发酵后， 海带与水混合成 糊状， 通过离心机或压滤机， 将固液分离。 液体通。
17、过蒸馏， 获得乙醇和其他有用组分 ； 残渣固 体在 pH 为 7.8 8.5 和温度在 40 45下， 进行再次发酵生产甲烷 ； 生产甲烷后的残留 物中含有高浓度的碘和丰富的有机质及矿物质， 加上蒸馏后的残留液体与低品位硅藻土充 分混合， 通过造粒机， 制成颗粒状有机碘肥。 0025 实施例 1 0026 1) 将干海带表面杂质去除后， 用普通粉碎机粉碎 ； 0027 2) 称取 1 公斤粉碎后的海带， 与 10 公斤的清洁水混合， 在 80的温度下蒸煮 30 分钟 ； 0028 3) 待蒸煮后的海带冷却， 加入适量的工业发酵酵母提取液， 搅拌均匀， 当酵母菌 大量繁殖后， 密封， 在密封口插。
18、上导气管和进水管， 导气管的另一头插入装有液态水的容器 里， 进水管口加盖 ； 工业发酵酵母提取液是由工业发酵酵母在含 1.9 2.2葡萄糖溶液 中活化 2 4 小时而成， 提取液的质量百分比主要含量为 ： 氮 9、 氨基酸 3.5、 氯化钠 3.5、 其余是水 ； 0029 4) 海带微生物发酵温度控制在 30， pH 值为 6 下进行， 海带发酵期间， 不时地增 加清洁水， 以保持恒定的水分 ； 0030 5) 海带经过 6 天的微生物发酵， 发酵物呈糊状， 通过离心机， 将固液分离 ； 0031 6) 离心分离的液体通过蒸馏， 用气相色谱法测得乙醇 23mL， 用液相色谱法和测丙 说 明。
19、 书 CN 101638672 B4/4 页 6 三醇 ( 甘油 )21mL ； 0032 7) 离心分离的固体物， 在 pH 为 8， 温度为 40时发酵生产甲烷， 甲烷产率为 7.5ml/g ； 0033 8) 生产甲烷后的残留物和经过蒸馏后残留的液体， 与低品位硅藻土混合， 制成有 机碘肥。 0034 实施例 2 0035 1) 将干海带表面杂质去除后， 用普通粉碎机粉碎 ； 0036 2) 称取 1 公斤粉碎后的海带， 与 11 公斤的清水混合， 在 82的温度下蒸煮 32 分 钟 ； 0037 3) 待蒸煮后的海带冷却， 加入适量的工业发酵酵母提取液， 搅拌均匀， 密封 ； 在密 封。
20、口插上通气管和进水管， 通气管的另一头插入装有液态水的容器里， 进水管口加盖 ； 工业 发酵酵母提取液是由工业发酵酵母在含1.92.2葡萄糖溶液中活化24小时而成， 提 取液的质量百分比主要含量为 ： 氮 9、 氨基酸 3.5、 氯化钠 3.5、 其余是水 ； 0038 4) 海带微生物发酵温度控制在 33， pH 值为 6.5 下进行， 海带发酵期间， 不时地 增加清洁水， 以保持恒定的水分 ； 0039 5) 海带经过 8 天的微生物发酵， 发酵物呈糊状， 通过离心机， 将固液分离 ； 0040 6) 离心分离的液体通过蒸馏， 用气相色谱法测得乙醇 25mL， 用液相色谱法和测丙 三醇 (。
21、 甘油 )23mL ； 0041 7) 离心分离的固体物， 在 pH 为 7.8， 温度为 42时发酵生产甲烷， 甲烷产率为 7.2ml/g ； 0042 8) 生产甲烷后的残留物和和经过蒸馏后残留的液体， 与低品位硅藻土混合， 制成 有机碘肥。 0043 实施例 3 0044 1) 将干海带表面杂质去除后， 用普通粉碎机粉碎 ； 0045 2) 称取 1 公斤粉碎后的海带， 与 12 公斤的清水混合， 在 85的温度下蒸煮 35 分 钟 ； 0046 3) 待蒸煮后的海带冷却， 加入适量的工业发酵酵母提取液， 搅拌均匀， 密封 ； 在密 封口插上通气管和进水管， 通气管的另一头插入装有液态水。
22、的容器里， 进水管口加盖。 工业 发酵酵母提取液是由工业发酵酵母在含1.92.2葡萄糖溶液中活化24小时而成， 提 取液的质量百分比主要含量为 ： 氮 9、 氨基酸 3.5、 氯化钠 3.5、 其余是水 ； 0047 4) 海带微生物发酵温度控制在 35， pH 值为 7 下进行， 海带发酵期间， 不时地增 加清洁水， 以保持恒定的水分 ； 0048 5) 海带经过 7 天的微生物发酵， 发酵物呈糊状， 通过离心机， 将固液分离 ； 0049 6) 离心分离的液体通过蒸馏， 用气相色谱法测得乙醇 27mL， 用液相色谱法和测丙 三醇 ( 甘油 )25mL ； 0050 7) 离心分离的固体物， 在 pH 为 8.5， 温度为 45时发酵生产甲烷， 甲烷产率为 7.0ml/g ； 0051 8) 生产甲烷后的残留物和和经过蒸馏后残留的液体， 与低品位硅藻土混合， 制成 有机碘肥。 说 明 书 CN 101638672 B1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 101638672 B2/2 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 。