一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺制造技术

本发明专利技术涉及生物工程技术领域，具体来说是一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺，包括预处理、几丁质的提取、壳聚糖的制备、壳聚糖提取物的降解及发酵过程，本发明专利技术以虾或蟹的甲壳为原料，经过一系列方法得到了几丁质、壳聚糖及分子量分布在10KD‑20KD范围内的低聚壳聚糖提取物，再将低聚壳聚糖提取物与酵母菌共同发酵，得到了酒精产品，实现了虾或蟹的甲壳的废物利用，降低了虾或蟹的甲壳对环境造成的污染，并且降低了粮食和石油的资源浪费，且具有广泛的应用空间。

A process of alcohol production based on chitin

【技术实现步骤摘要】
一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺
本专利技术涉及生物工程
，具体来说是一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺。
技术介绍
几丁质又名甲壳素，是目前发现的自然界中唯一带正电荷的可食性动物纤维素，广泛存在于海洋节肢动物的外壳、甲壳动物(如虾、蟹)的外壳、以及昆虫、藻类细胞膜及真菌的细胞壁中，是一种天然的多糖类化合物，每年的生物合成量近100亿吨，是地球上仅次于纤维素的第二大可再生资源；然而由于几丁质不溶于稀酸、稀碱和普通的有机溶剂中，限制了它的广泛应用，且在我国一些江河湖海地区，许多富含甲壳素的虾头、蟹壳、鱼鳞等材料作为垃圾抛弃，不仅对几丁质资源造成浪费，而且还对环境造成了污染。现有技术中以几丁质为原料生产的产品多是可降解材料、药品或者保健品，如缝合线、绷带、支架材料、硫酸氨基葡萄糖、盐酸氨基葡萄糖等，但是在这些产品中对壳聚糖的利用量极少而剩余的大量几丁质尚未被有效利用。现有技术中酒精常用的生产方法是通过乙烯合成或者通过发酵获得，而生产过程中需要消耗大量的石油或者粮食，导致了资源浪费；目前以几丁质为原料生产酒精的研究较少，工艺还不成熟。
技术实现思路
针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供了一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺，本专利技术以几丁质为基础原料，经过物理、化学或生物酶法脱乙酰后得到壳聚糖，壳聚糖经过氧化分解或者生物酶降解后得到低聚壳聚糖，再将低聚壳聚糖发酵后得到了酒精产品；具体来说为以虾或蟹的甲壳为原料，经过一系列方法的得到了几丁质、壳聚糖及分子量分布在10KD-20KD范围内的低聚壳聚糖提取物，再将低聚壳聚糖提取物与酵母菌共同发酵，得到了酒精产品，实现了虾或蟹的甲壳的废物利用，降低了虾或蟹的甲壳对环境造成的污染，并且避免了粮食和石油的资源浪费，且具有广泛的应用空间。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺，包括如下步骤：步骤1、预处理：挑选无恶臭、无腐烂的虾或蟹的甲壳，剃去残肉，清洗干净，然后冷冻干燥，并在-20℃下贮藏，得到备用甲壳；步骤2、几丁质的提取：提取步骤1的备用甲壳中的几丁质，得到几丁质提取物；步骤3、壳聚糖的制备：提取步骤2几丁质提取物中的壳聚糖，得到壳聚糖提取物；步骤4、壳聚糖提取物的降解：将步骤3制备得到的壳聚糖提取物与纤维素酶、壳聚糖酶及无菌水按照100：2-3：3-5：100的质量比混合，于50-70℃下搅拌2-4h后，然后调节pH为3-5，再加入H2O2溶液，在40-50℃下反应2-4h，并且反应过程中每隔0.5-1h进行超滤，收集分子量分布在10KD-20KD范围内的低聚壳聚糖提取物；步骤5、发酵：将步骤4制备得到的低聚壳聚糖提取物溶于水形成体积分数为10-20％的低聚壳聚糖溶液，在低聚壳聚糖溶液中接种酵母菌，调节pH为5.5-6.5，并在温度为30±5℃、摇床转速为50-150r/min的发酵条件下，避光密封厌氧发酵5-7天，定时排气，直到不产生二氧化碳气体，得到酒精产物。优选的，所述步骤2的提取过程为：将备用甲壳完全浸没于质量分数为3-8％的HCl溶液中，搅拌9-14h后，清洗至中性，然后将处理后的甲壳完全浸没于质量分数为8-10％的NaOH溶液，并加热至75-100℃搅拌1.5-3.5h，趁热过滤，再加入HCl调节至中性后，依次通过质量分数为均1％的KMnO4和NaHSO4溶液进行漂洗，每次漂洗1h，然后水洗至中性，冷冻干燥，得到几丁质提取物。优选的，所述步骤3的提取过程为：将步骤2制备得到的几丁质提取物完全浸没在质量分数为40-60％的NaOH溶液，然后在100-150℃下加热搅拌1-1.5h，冷却至室温，用HCl调节pH至中性，然后经水洗、干燥，得到壳聚糖提取物。优选的，所述步骤4中每次超滤时，采用上层20KD与下层10KD的双层超滤膜对40-50℃下反应的溶液进行超滤，收集双层超滤膜之间的固体，多次收集的固体合并后得到分子量分布在10KD-20KD范围内的低聚壳聚糖提取物。优选的，所述步骤4中的H2O2溶液的体积浓度为25-30％，且壳聚糖提取物与H2O2的料液比为100g：2-3mL。优选的，所述步骤4及所述步骤6均通过HCl或H2SO4来调节pH。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：1、本专利技术以虾或蟹的甲壳做为原料来生产酒精，通过将虾或蟹的甲壳经过脱钙、除蛋白及脱色后，得到几丁质，再将几丁质进行脱乙酰处理后得到壳聚糖，然后先用壳聚糖酶和纤维素酶对壳聚糖进行酶解，再通过H2O2溶液使得壳聚糖催化降解，并通过采用上层20KD与下层10KD的双层超滤膜对40-50℃下反应的溶液进行超滤，得到分子量分布在10KD-20kD范围内的低聚壳聚糖提取物，最后将低聚壳聚糖提取物与酵母菌共同发酵，得到了酒精产品，实现了虾或蟹的甲壳的废物利用，降低了虾或蟹的甲壳对环境造成的污染，并且避免了粮食和石油的资源浪费，且具有广泛的应用空间。2、本专利技术将分子量分布在10KD-20kD范围内的低聚壳聚糖提取物与酵母菌混合后进行发酵，经研究证实分子量分布在10KD-20kD范围内的低聚壳聚糖与分子量分布在20KD-30kD范围内及分子量分布在10kD以下的低聚壳聚糖提取物相比，分子量分布在10-20kD发酵后得到的酒精纯度更高。具体实施方式下面用以较佳的实施例1-11及对比例1-4配合详细的说明。实施例1一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺，包括如下步骤：步骤1、预处理：挑选无恶臭，无腐烂的虾或蟹的甲壳，剃去残肉，清洗干净，然后低温冷冻干燥，并在-20℃下贮藏，得到备用甲壳；步骤2、几丁质的提取：在步骤1的备用甲壳中加入质量分数为3％的HCl溶液，使得HCl溶液将备用甲壳浸没并不断搅拌14h后，用清水清洗至中性，然后加入8％的NaOH溶液，使得NaOH溶液将备用甲壳浸没并加热至75℃搅拌3.5h，趁热过滤，再加入HCl调节至中性后，依次通过质量分数均为1％的KMnO4和NaHSO4分别进行，每次漂洗1h后，然后蒸馏水清洗至中性，冷冻干燥，得到几丁质提取物；步骤3、壳聚糖的制备：将步骤2制备得到几丁质提取物中加入质量分数为40％的NaOH溶液，并使得NaOH溶液将几丁质提取物浸没，然后在100℃下加热搅拌1.5h，冷却至室温，用HCl调节pH至中性，然后经水洗、干燥，得到壳聚糖提取物；步骤4、壳聚糖提取物的降解：将步骤3制备得到的100g壳聚糖提取物中加入2g纤维素酶和3g壳聚糖酶及100g无菌水，然后在50℃下搅拌4h后，加入HCl调节pH为5，再加入体积浓度为25％的H2O2溶液3mL，在40℃下反应4h，并且反应过程中每隔0.5h进行超滤，每次超滤时，采用上层20KD与下层10KD的双层超滤膜对40-50℃下反应的溶液进行超滤，收集双层超滤膜之间的固体，然后再继续反应1h，并重复上述超滤操作，多次收集的固体合并后得到分子量分布在10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1、预处理：挑选无恶臭、无腐烂的虾或蟹的甲壳，剃去残肉，清洗干净，然后冷冻干燥，并在-20℃下贮藏，得到备用甲壳；/n步骤2、几丁质的提取：提取步骤1的备用甲壳中的几丁质，得到几丁质提取物；/n步骤3、壳聚糖的制备：提取步骤2几丁质提取物中的壳聚糖，得到壳聚糖提取物；/n步骤4、壳聚糖提取物的降解：将步骤3制备得到的壳聚糖提取物与纤维素酶、壳聚糖酶及无菌水按照100：2-3：3-5：100的质量比混合，于50-70℃下搅拌2-4h后，然后调节pH为3-5，再加入H

【技术特征摘要】
1.一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、预处理：挑选无恶臭、无腐烂的虾或蟹的甲壳，剃去残肉，清洗干净，然后冷冻干燥，并在-20℃下贮藏，得到备用甲壳；
步骤2、几丁质的提取：提取步骤1的备用甲壳中的几丁质，得到几丁质提取物；
步骤3、壳聚糖的制备：提取步骤2几丁质提取物中的壳聚糖，得到壳聚糖提取物；
步骤4、壳聚糖提取物的降解：将步骤3制备得到的壳聚糖提取物与纤维素酶、壳聚糖酶及无菌水按照100：2-3：3-5：100的质量比混合，于50-70℃下搅拌2-4h后，然后调节pH为3-5，再加入H2O2溶液，在40-50℃下反应2-4h，并且反应过程中每隔0.5-1h进行超滤，收集分子量分布在10KD-20KD范围内的低聚壳聚糖提取物；
步骤5、发酵：将步骤4制备得到的低聚壳聚糖提取物溶于水形成体积分数为10-20％的低聚壳聚糖溶液，在低聚壳聚糖溶液中接种酵母菌，调节pH为5.5-6.5，并在温度为30±5℃、摇床转速为50-150r/min的发酵条件下，避光密封厌氧发酵5-7天，定时排气，直到不产生二氧化碳气体，得到酒精产物。


2.根据权利要求1所述的一种以几丁质为基础原料生产酒精的工艺，其特征在于，所述步骤2的提取过程为：将备用甲壳完全浸没于质量分数为3-8％的HCl溶液中，搅拌9-14h后，清洗至中性，然后将处理后的甲壳完...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海东，
申请(专利权)人：徐州生物工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32