一種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵现苽淙剂弦掖嫉姆椒?br> 【專利摘要】一種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵习l(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的方法。本發(fā)明以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵?，?jīng)酶水解反應(yīng)、糖液發(fā)酵和蒸餾分離的簡單工藝而制得乙醇產(chǎn)品。本發(fā)明方法具有酶水解充分，乙醇產(chǎn)率高，生產(chǎn)設(shè)備簡單，運(yùn)行操作成本低，無污染物，綠色清潔，易于推廣工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn)，對實(shí)現(xiàn)柑橘皮綜合連續(xù)利用、實(shí)現(xiàn)柑橘產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化具有重大意義。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)乙醇；采用本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于能源動力燃料和化工生產(chǎn)中。
【專利說明】一種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵现苽淙?料乙醇的方法 一、

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘 皮殘?jiān)鼮樵习l(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的方法。 二、

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，能源和環(huán)境問題已經(jīng)成為各國關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的化 石燃料日趨減少，只有開發(fā)新的綠色能源才能實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。燃料乙醇作為一種 可再生的潔凈的生物質(zhì)能源，具有廣闊的市場前景，成為了各國的研究重點(diǎn)。燃料乙醇的生 產(chǎn)原料主要包括糧食作物和纖維素質(zhì)原料兩大類。然而，傳統(tǒng)的糧食制備乙醇的生產(chǎn)成本 巨大，限制了燃料乙醇的推廣使用，而且該方法以小麥、玉米等糧食為原料，存在與民爭糧 的弊端，不宜作為能源生產(chǎn)原材料。與糧食制備燃料乙醇方法相比，以纖維素質(zhì)（如：秸桿、 高粱桿、稻草、柑橘皮等）為原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇具有明顯優(yōu)勢，其中以柑橘皮渣為原料 的優(yōu)勢尤其突出，即不需要經(jīng)過汽爆、酸浸泡等預(yù)處理，直接酶解即可獲得較高得率的還原 糖，大大降低生產(chǎn)成本。因此，利用柑橘皮渣制備燃料乙醇，有利于實(shí)現(xiàn)柑橘皮綜合利用，對 提高柑橘產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重大意義。
[0003] 現(xiàn)有利用纖維素質(zhì)原料生產(chǎn)燃料乙醇的方法，如2013年10月16日公布的公布號 為CN 103352057 A的"一種以竹筍加工剩余物為原料制備燃料乙醇的方法"專利，公開的方 法是：以竹筍加工剩余物為原料，經(jīng)堿液預(yù)處理、纖維素酶和半纖維素酶水解、活性炭脫毒、 酵母菌株發(fā)酵制得燃料乙醇。該方法的主要缺點(diǎn)是：①在121°C條件下，使用NaOH溶液對 原料進(jìn)行預(yù)處理，不僅能耗大而且對生產(chǎn)設(shè)備要求較高，增加生產(chǎn)成本；②酶水解過程中采 用兩種酶，即纖維素酶和半纖維素酶，而且酶用量較高，不僅會增加生產(chǎn)成本而且不利于后 期的處理；③需要進(jìn)行脫毒處理，脫毒過程中使用的未處理干凈的活性炭會對后期發(fā)酵產(chǎn) 生一定的影響；④發(fā)酵過程中使用的酵母菌株發(fā)酵，會增加發(fā)酵過程中的操作難度，不便于 工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。 三、


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有以纖維素質(zhì)為原料，發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的 目的在于提供一種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵现苽淙剂弦掖嫉姆椒āＴ?方法具有乙醇產(chǎn)率高，生產(chǎn)設(shè)備簡單，運(yùn)行操作成本低，無污染物，綠色清潔，易于推廣工業(yè) 化生產(chǎn)等特點(diǎn)。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵?料制備燃料乙醇的方法，以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵?，?jīng)酶解反應(yīng)、發(fā)酵 和分離提純，制得燃料乙醇產(chǎn)品。所述方法的具體步驟如下：
[0006] (1)酶解反應(yīng)
[0007] 按照橘皮殘?jiān)苫|(zhì)量（g):纖維素酶的質(zhì)量（mg):檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶 液的體積（mL)之比為1 : (10?70) : (10?50)的比例，先將橘皮殘?jiān)途彌_溶液依次 加入到間歇反應(yīng)器中；然后，用高濃度鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)間歇反應(yīng)器內(nèi)溶液的pH值 為4. 5?6. 0后，加入纖維素酶，并在30?60°C恒溫和80?200r/min的轉(zhuǎn)速下，進(jìn)行酶解 反應(yīng)48?72h后，制得酶解后的混合物。將酶解后的混合物，放置于壓濾機(jī)中，進(jìn)行固液分 離，分別收集固體殘?jiān)礊槊附夂蟮母涕倨堅(jiān)┖蜑V液（即為還原性糖液），對收集的 固體殘?jiān)捎糜谏a(chǎn)動物飼料；對收集的還原性糖液用于下一步發(fā)酵。
[0008] (2)發(fā)酵
[0009] 第（1)步完成后，用高濃度鹽酸或氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)第（1)步得到的還原性糖液 pH值為4.0?5.5后，按照調(diào)節(jié)pH值后的還原性糖液的體積（L):蛋白胨的質(zhì)量（g):酵 母浸粉的質(zhì)量（g):硫酸銨的質(zhì)量（g):七水硫酸鎂的質(zhì)量（g):磷酸二氫鉀的質(zhì)量（g) 之比為 1 : (10 ?25) : (1.0 ?10) : (1.5 ?3.5) : (0.2 ?0.8) : (3.0 ?7. 5)的比 例，再按照橘皮殘?jiān)懈苫馁|(zhì)量（g):干酵母的質(zhì)量（g)之比為1000 : (1?15)的比 例，依次加入到發(fā)酵罐中，在20?35°C恒溫下和80?200r/min的轉(zhuǎn)速下，攪拌發(fā)酵24? 60h后，就制得乙醇發(fā)酵液。
[0010] ⑶分離提純
[0011] 第（2)步完成后，將第（2)步制得的乙醇發(fā)酵液進(jìn)行蒸餾得到燃料乙醇。
[0012] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下特點(diǎn)：
[0013] 1.本發(fā)明是以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮槿剂弦掖嫉纳a(chǎn)原料，能夠 解決糧食發(fā)酵中存在的問題。而且，柑橘加工剩余物一般比較集中，便于收集，很多柑橘加 工企業(yè)會產(chǎn)生大量的廢棄，如果加以利用，既可以解決企業(yè)廢棄物的處理難題，還可以對柑 橘皮中有效成分連續(xù)性綜合利用以及柑橘產(chǎn)業(yè)附加經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大化具有重要意義；
[0014] 2.橘皮殘?jiān)械睦w維素的酶解糖化不需要經(jīng)過堿液預(yù)處理，降低了反應(yīng)對設(shè)備的 要求，節(jié)約能源消耗；酶解反應(yīng)徹底，充分利用原料制備還原糖，因此還原糖產(chǎn)率高，有利于 提商乙醇發(fā)酵的廣率；
[0015] 3.在本發(fā)明中，由于橘皮殘?jiān)械睦w維質(zhì)主要是纖維素，因此只需要纖維素酶單 獨(dú)酶解，而且酶用量低，最低為2%。，有利于降低生產(chǎn)成本，便于推廣工業(yè)化生產(chǎn)；
[0016] 4.本發(fā)明中經(jīng)過酶水解后制得的還原性糖液不需要進(jìn)行脫毒處理，可直接進(jìn)行發(fā) 酵，大大簡化了工藝，有利于降低生產(chǎn)成本，便于推廣工業(yè)化生產(chǎn)；
[0017] 5.發(fā)酵過程中直接將干酵母投入到還原性糖液中，減少了使用酵母菌株發(fā)酵過程 中菌種的培養(yǎng)、接種等步驟，便于操作。
[0018] 本發(fā)明可廣泛用于從纖維素質(zhì)原料中制備燃料乙醇；本發(fā)明制得的產(chǎn)品可廣泛應(yīng) 用于汽車燃料、化工原料以及醫(yī)用消毒領(lǐng)域。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步本發(fā)明。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 一種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵仙a(chǎn)燃料乙醇的方法，所述方 法的具體步驟如下：
[0022] (1)酶解反應(yīng)
[0023] 按照橘皮殘?jiān)苫|(zhì)量（g):纖維素酶的質(zhì)量（mg):檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶 液的體積（mL)之比為1 : 30 : 30的比例，先將橘皮殘?jiān)途彌_溶液依次加入到間歇反應(yīng) 器中；然后，用高濃度鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)間歇反應(yīng)器內(nèi)溶液的pH值為5. 0后，加入纖 維素酶，并在50°C恒溫和150r/min的轉(zhuǎn)速下，進(jìn)行酶解反應(yīng)60h后，制得酶解后的混合物。 將酶解后的混合物，放置于壓濾機(jī)中，進(jìn)行固液分離，分別收集固體殘?jiān)礊槊附夂蟮母?橘皮殘?jiān)┖蜑V液（即為還原性糖液），對收集的固體殘?jiān)?，可用于生產(chǎn)動物飼料；對收集 的還原性糖液用于下一步發(fā)酵。
[0024] (1)發(fā)酵
[0025] 第（1)步完成后，用高濃度鹽酸或氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)第（1)步得到的還原性糖液 pH值為4.8后，按照調(diào)節(jié)pH值后的還原性糖液的體積（L):蛋白胨的質(zhì)量（g):酵母浸粉 的質(zhì)量（g):硫酸銨的質(zhì)量（g):七水硫酸鎂的質(zhì)量（g):磷酸二氫鉀的質(zhì)量（g)之比為 1 : 20 : 2.5 : 2.0 : 0.4 : 5.0的比例，再按照橘皮殘?jiān)懈苫馁|(zhì)量（g):干酵母的 質(zhì)量（g)之比為1000 : 2的比例，依次加入到發(fā)酵罐中，在27°C恒溫下和120r/min的轉(zhuǎn)速 下，攪拌發(fā)酵48h后，就制得乙醇發(fā)酵液。
[0026] 測定乙醇發(fā)酵液中乙醇含量，計(jì)算后可知由提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)?為生物質(zhì)原料制備燃料乙醇產(chǎn)率為lkg殘?jiān)梢陨a(chǎn)得到135g乙醇，產(chǎn)率為13. 5%。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] -種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵仙a(chǎn)燃料乙醇的方法，同實(shí)施 例1，其中：
[0029] 第⑴步中，橘皮殘?jiān)苫|(zhì)量（g):纖維素酶的質(zhì)量（mg):檸檬酸-檸檬酸鈉 緩沖溶液的體積（mL)之比為1 : 10 : 20,調(diào)節(jié)間歇反應(yīng)器內(nèi)溶液的pH值至4. 5,加入纖 維素酶，并在45°C恒溫和100r/min的轉(zhuǎn)速下，酶解反應(yīng)48h。
[0030] 第⑵步中，調(diào)節(jié)第⑴步得到的還原性糖液pH值至4.0后，調(diào)節(jié)pH值后的還原 性糖液的體積（L):蛋白胨的質(zhì)量（g):酵母浸粉的質(zhì)量（g):硫酸銨的質(zhì)量（g):七水 硫酸鎂的質(zhì)量（g):磷酸二氫鉀的質(zhì)量（g)之比為1 : 10 : 1.0 : 1.5 : 0.2 : 3.0,再 按照橘皮殘?jiān)懈苫馁|(zhì)量（g):干酵母的質(zhì)量（g)之比為1000 : 1的比例，依次加入到 發(fā)酵罐中，在20°C恒溫下和80r/min的轉(zhuǎn)速下，攪拌發(fā)酵24h后，就制得乙醇發(fā)酵液。
[0031] 測定乙醇發(fā)酵液中乙醇含量，計(jì)算后可知由提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)?為生物質(zhì)原料制備燃料乙醇產(chǎn)率為lkg殘?jiān)梢陨a(chǎn)得到115g乙醇，產(chǎn)率為11. 5%。
[0032] 實(shí)施例3
[0033] -種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵仙a(chǎn)燃料乙醇的方法，同實(shí)施 例1，同實(shí)施例1，其中：
[0034] 第（1)步中，橘皮殘?jiān)苫|(zhì)量（g):纖維素酶的質(zhì)量（mg):檸檬酸-檸檬酸鈉 緩沖溶液的體積（mL)之比為1 : 50 : 40,調(diào)節(jié)間歇反應(yīng)器內(nèi)溶液的pH值至5. 5,加入纖 維素酶，并在55°C恒溫和100r/min的轉(zhuǎn)速下，酶解反應(yīng)72h。
[0035] 第（2)步中，調(diào)節(jié)第⑴步得到的還原性糖液pH值至4.0后，按照調(diào)節(jié)pH值后的 還原性糖液的體積（L):蛋白胨的質(zhì)量（g):酵母浸粉的質(zhì)量（g):硫酸銨的質(zhì)量（g): 七水硫酸鎂的質(zhì)量（g):磷酸二氫鉀的質(zhì)量（g)之比為1 : 30 : 3.5 : 2.5 : 0.6 : 7.0 的比例，再按照橘皮殘?jiān)懈苫馁|(zhì)量（g):干酵母的質(zhì)量（g)之比為1000 : 3的比例， 依次加入到發(fā)酵罐中，在35°C恒溫下和200r/min的轉(zhuǎn)速下，攪拌發(fā)酵60h后，就制得乙醇發(fā) 酵液。
[0036] 測定乙醇發(fā)酵液中乙醇含量，計(jì)算后可知由提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)?為生物質(zhì)原料制備燃料乙醇產(chǎn)率為lkg殘?jiān)梢陨a(chǎn)得到97g乙醇，產(chǎn)率為9. 7%。
【權(quán)利要求】
1. 一種以提取果膠和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵现苽淙剂弦掖嫉姆椒?，其特征?于所述方法的具體步驟如下： (1) 酶解反應(yīng) 按照橘皮殘?jiān)苫|(zhì)量：纖維素酶的質(zhì)量：檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液的體積之比 為lg : (10?70)mg : (10?50)mL的比例，先將橘皮殘?jiān)途彌_溶液依次加入到間歇反 應(yīng)器中，然后，用高濃度鹽酸或氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)間歇反應(yīng)器內(nèi)溶液的pH值為4. 5?6. 0 后，加入纖維素酶，并在30?60°C恒溫和80?200r/min的轉(zhuǎn)速下，進(jìn)行酶解反應(yīng)48?72h 后，制得酶解后的混合物，將酶解后的混合物，放置于壓濾機(jī)中，進(jìn)行固液分離，得到固體殘 渣和還原性糖液； (2) 發(fā)酵 第（1)步完成后，用高濃度鹽酸或氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)第（1)步得到的還原性糖液pH 值為4.0?5. 5后，按照調(diào)節(jié)pH值后的還原性糖液的體積：蛋白胨的質(zhì)量：酵母浸粉的 質(zhì)量：硫酸銨的質(zhì)量：七水硫酸鎂的質(zhì)量：磷酸二氫鉀的質(zhì)量之比為1L : (10?25) g : (1.0 ?10) g : (1.5 ?3.5) g : (0.2 ?0.8) g : (3.0 ?7.5) g 的比例，再按照橘皮 殘?jiān)懈苫馁|(zhì)量：干酵母的質(zhì)量之比為1000g : (1?15) g的比例，依次加入到發(fā)酵罐 中，在20?35°C恒溫下和80?200r/min的轉(zhuǎn)速下，攪拌發(fā)酵24?60h后，制得乙醇發(fā)酵 液。
【文檔編號】C12P7/10GK104152496SQ201410391130
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】譚世語, 丁文彪, 蔡衛(wèi)超, 周炳賢, 江春立, 卿萬梅 申請人:重慶大學(xué)