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1、(10)申请公布号 CN 102994570 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 102994570 A *CN102994570A* (21)申请号 201210539016.0 (22)申请日 2012.12.14 201210324648.5 2012.12.05 CN C12P 7/08(2006.01) C12R 1/865(2006.01) (71)申请人 福建省源容生物科技有限公司 地址 354500 福建省三明市建宁县濉溪镇将 军坑景秀苑 1-2 (72)发明人 翁震 伍恒 郭有枝 孙志勇 姚卫蓉 汪何雅 徐德平 肖刚 王娜 (54) 发明名称 利用无患子果皮发。
2、酵生产生物质能源酒精的 方法 (57) 摘要 一种利用无患子果皮发酵生产生物质能源 酒精的方法， 包括以下步骤 ： 将干无患子果用水 浸泡， 果皮泡软后， 浸泡液与无患子果分离 ； 果核 与果皮分离， 粉碎果皮， 并入浸泡液中， 搅拌提取 2-7h， 分离果皮渣， 压榨湿果皮， 合并浸泡液和压 榨液 ； 将提取液高温灭菌， 冷却至 28-40后保 温 ； 取部分提取液加入干酵母活化 ； 将活化液加 入部分提取液中进行接种， 于 28-37发酵 ； 当发 酵停滞， 将剩余提取液进行活化后， 加入， 继续发 酵， 总发酵时间为 4-10 天 ； 将发酵醪液经预热进 入粗馏塔， 进行乙醇初步分离， 。
3、再进入精馏塔， 进 一步获得乙醇较高质量浓度的气相产物， 再进入 分子筛吸附塔即得到燃料乙醇。 本方法工艺简单， 活化时间短， 不必添加发酵营养物质， 节能环保。 (66)本国优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 1/1 页 2 1. 一种利用无患子果皮发酵生产生物质能源酒精的方法， 其特征在于 ： 1） 将干无患 子果进行预处理， 用水浸泡， 待果皮泡软后用振动筛将浸泡液与无患子果分离 ； 2） 用脱壳 机将无患子果的果核与果皮分离， 并用湿法粉碎机粉碎果皮， 将。
4、粉碎后的果皮并入步骤 1） 的浸泡液中， 在 20 -70的恒温常压状态下再搅拌提取 2-7h， 用振动筛将提取液与粉碎 后的果皮渣分离， 并用压榨机对湿果皮进行压榨， 合并浸泡液和压榨液 ； 3） 将上述所得的 提取液泵入灭菌罐中， 灭菌罐夹套中通蒸汽， 将提取液加热到 80-90， 维持 1-2h， 然后通 循环水冷却至 28-40后保温， 得到无患子灭菌提取液 T 公斤 ； 4） 取 10%-60% T 公斤的无 患子灭菌提取液加入重量为此部分无患子灭菌提取液 3%-10% 的干酵母， 在 32-40温度 常压状态下活化 15-40min， 得到活化液 ； 5）将活化液冷却至 32 1，。
5、 加入 15%-60%T 公斤的无患子灭菌提取液进行接种， 于 28-37发酵， 转速 0-150r/min ； 6） 当出现发酵停 滞， 将剩余无患子灭菌提取液按步骤 4） 进行活化后， 加入， 继续在 28-37常压条件下发 酵， 转速 0-150r/min， 总发酵时间为 4-10 天 ； 7）将发酵醪液经预热到 30-60进入塔压 为 0.2-0.5atm 的减压粗馏塔， 进行乙醇初步分离， 馏出物经 60-100预热后进入塔压为 1.2-1.8atm 的精馏塔， 进一步获得乙醇较高质量浓度的气相产物， 再进入分子筛吸附塔即 得到燃料乙醇。 2. 根据权利要求 1 所述一种利用无患子果。
6、皮发酵生产生物质能源酒精的方法， 其特征 在于 ： 所述的将干无患子果进行预处理是指在干无患子果中加入是其 1-5 倍重量的水， 在 20 -70的恒温常压状态下以 20-60r/min 转速搅拌提取 10-15h。 3. 根据权利要求 1 一种利用无患子果皮发酵生产生物质能源酒精的方法， 其特征在 于 ： 用于乙醇发酵的干酵母为高活性干酵母、 耐高温酵母、 黄酒酵母、 啤酒酵母、 葡萄酒酵母 中的一种或几种。 4. 根据权利要求 1 一种利用无患子果皮发酵生产生物质能源酒精的方法， 其特征在 于 ： 所述的活化时所用的无患子灭菌提取液为无患子灭菌上清液或将无患子灭菌上清液稀 释 1-3 倍后。
7、的液体。 5. 根据权利要求 1 一种利用无患子果皮发酵生产生物质能源酒精的方法， 其特征在 于 ： 所述的发酵停滞是指发酵液中不再有气泡产生， 菌种全部沉降至罐底。 权 利 要 求 书 CN 102994570 A 2 1/4 页 3 利用无患子果皮发酵生产生物质能源酒精的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种利用无患子果皮发酵生产酒精的方法， 特别是一种利用无患子果 皮中的糖和糖苷生产酒精的方法。 背景技术 0002 在石油资源日益枯竭， 环境保护意识加强的形势下， 人们更看重从资源、 能源和 经济一体化协调考虑的社会可持续发展模式。在这一形势下人们开始关注生物能源， 如 燃料酒精、 生。
8、物柴油、 生物质气化及液化燃料等能源物质的生产研究。无患子 (Sapindus mukorossi Gaerth.)是一种民间植物， 自古以来为人们所熟悉， 别名 ： 圆皂角、 木患子、 菩提 子、 皮皂子等。在江浙一代， 栽培无患子树大多作为绿化带， 每年有大量的无患子果被丢弃 或堆积于路边， 造成了资源的浪费。 其实无患子浑身都是宝 ： 无患子的果皮含有丰富的糖类 和皂苷类成分， 果仁则含油丰富。无患子果皮中的糖类主要是果糖、 鼠李糖、 阿拉伯糖等一 些单糖和少量的寡糖和多糖 ； 无患子果皮中的皂苷则由皂苷元和糖基构成， 这些糖类和糖 基可为微生物的生长提供良好的碳源。此外， 无患子果皮中。
9、还含有少量的尼克酸、 有机酸、 酚酸等十多种氨基酸和铁、 钙、 镁、 钾、 钠、 磷等成分， 可为微生物的生长繁殖提供氮源和矿 物质。但是有文献表明， 从无患子果皮中的粗皂苷对啤酿酒糖酵母菌和产脘假丝酵母菌有 明显的抗菌活性， 对酵母菌抑制较强， 所以利用酵母菌来发酵无患子生产酒精有一定的风 险与难度。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种利用无患子果制造生物质能源酒精的方法， 提高废弃 无患子果的附加值， 减少环境污染， 实现企业节能减排的目的。 本发明提供了利用无患子生 产生物乙醇最有效的酵母菌株以及通过使酵母菌株发酵来最大化生产生物乙醇的方法。 0004 本发明所采用的技术方案为。
10、一种利用无患子果皮发酵生产生物质能源酒精的方 法， 该方法包括以下步骤 ： 1） 将干无患子果进行预处理， 用水浸泡， 待果皮泡软后用振动 筛将浸泡液与无患子果分离 ； 2） 用脱壳机将无患子果的果核与果皮分离， 并用湿法粉碎机 粉碎果皮， 将粉碎后的果皮并入步骤 1） 的浸泡液中， 在 20 -70的恒温常压状态下再搅 拌提取 2-7h， 用振动筛将提取液与粉碎后的果皮渣分离， 并用压榨机对湿果皮进行压榨， 合 并浸泡液和压榨液 ； 3） 将上述所得的提取液泵入灭菌罐中， 灭菌罐夹套中通蒸汽， 将提取 液加热到 80-90， 维持 1-2h， 然后通循环水冷却至 28-40后保温， 得到无患。
11、子灭菌提取 液 T 公斤 ； 4） 取 10%-60% T 公斤的无患子灭菌提取液加入重量为此部分无患子灭菌提取 液 3%-10% 的干酵母， 在 32-40温度常压状态下活化 15-40min， 得到活化液 ； 5） 将活化液 冷却至 32 1， 加入 15%-60%T 公斤的无患子灭菌提取液进行接种， 于 28-37发酵， 转速 0-150r/min ； 6） 当出现发酵停滞， 将剩余无患子灭菌提取液按步骤 4） 进行活化后， 加 入， 继续在 28-37常压条件下发酵， 转速 0-150r/min， 总发酵时间为 4-10 天 ； 7） 将发酵醪 液经预热到 30-60进入塔压为 0.2。
12、-0.5atm 的减压粗馏塔， 进行乙醇初步分离， 馏出物经 说 明 书 CN 102994570 A 3 2/4 页 4 60-100预热后进入塔压为 1.2-1.8atm 的精馏塔， 进一步获得乙醇较高质量浓度的气相 产物， 再进入分子筛吸附塔即得到燃料乙醇。 0005 所述的将干无患子果进行预处理是指在干无患子果中加入是其 1-5 倍重量的水， 在 20 -70的恒温常压状态下以 20-60r/min 转速搅拌提取 10-15h。 0006 当然也可使用新鲜的无患子果进行制作， 浸泡所使用的水可适当减少， 由于无患 子果为季节性果实， 所以以干无患子果为整个制作过程的用量依据。 0007。
13、 用于乙醇发酵的干酵母为高活性干酵母、 耐高温酵母、 黄酒酵母、 啤酒酵母、 葡萄 酒酵母中的一种或几种。 0008 所述的活化时所用的无患子灭菌提取液为无患子灭菌上清液或将无患子灭菌上 清液稀释 1-3 倍后的液体。 0009 所述的发酵停滞是指发酵液中不再有气泡产生， 菌种全部沉降至罐底。 0010 所述的酒精蒸馏方法为第一步粗馏， 第二步精馏 ； 粗馏至蒸馏液中乙醇含量小于 0.5%（v/v） ， 馏分进入精馏塔进行精馏。 0011 本发明与现有研究相比， 具有以下明显的优势和有益效果 ： 1. 本方法工艺简单， 采用干酵母， 可在短时间内完成活化， 节省了鲜酵母连续活化时所用的大量培养。
14、基和灭菌 等工序 ； 2. 本方法提取的无患子液体本身 pH 适宜菌种生长与发酵， 不需另外添加酸类来调 节 PH ； 且发酵开始时不必添加发酵营养物质， 是一种节能环保的方法。 具体实施方式 0012 下面的实施例可以使本专业的技术人员更理解本发明， 但不以任何形式限制本发 明。 0013 实施例 1 ： 于 1 号提取罐中加入 16kg 干无患子果及 48kg 自来水， 在 70， 以 50r/ min 的转速搅拌提取 8h， 用振动筛将浸泡液与无患子果分离， 并用脱壳机将果核与果皮分 离， 然后用湿法粉碎机粉碎果皮， 将粉碎后的果皮并入浸泡液中， 在 70， 以 50r/min 的转 速。
15、再搅拌提取 3h， 用振动筛将此浸泡液与无患子果分离， 得到 40kg 浸泡液， 压榨机压榨后 得到压榨液5kg,合并浸泡液与压榨液， 得到提取液45kg。 将此45kg提取液泵入灭菌罐， 灭 菌罐夹套中通蒸汽 （蒸汽压力 0.2-0.3MPa） 加热到 80-90， 维持 1h， 然后通循环水冷却至 32后保温。之后将 35kg 此灭菌提取液打入 2 号发酵罐中。将 5kg 灭菌提取液泵入 1 号 发酵罐中， 加无菌水稀释至10kg， 于1号发酵罐中取黄酒酵母360g添加于此10kg稀释过的 灭菌提取液中， 32活化 15min 后循环水冷却至 28， 之后将此活化液全部加入 2 号发酵 罐。
16、中， 28静置发酵。发酵第 2 天出现发酵停滞 （通常在发酵第 2-5 天左右会出现发酵停滞 的现象） ， 则再取 5kg 灭菌提取液加入黄酒酵母 360g 于 1 号发酵罐中进行活化， 活化之后将 此活化液全部打入2号发酵罐中继续发酵， 发酵5天， 得到的无患子发酵醪中乙醇的体积分 数为 7.5%。将发酵醪液经预热到 30进入塔压为 0.4atm 的减压粗馏塔， 进行乙醇初步分 离， 馏出物经预热到 60后泵入进入塔压为 1.52 的精馏塔， 进一步获得乙醇较高质量浓度 的气相产物， 再进入 4A 分子筛吸附塔即得到高纯度燃料乙醇 （通常可选择天鹰、 安琪或其 它牌子的干酵母） 。 0014。
17、 实施例 2 ： 于 1 号提取罐中加入 16kg 干无患子果及 32kg 自来水， 在 30， 以 43r/ min 的转速搅拌提取 12h， 用振动筛将此浸泡液与无患子果分离， 并用脱壳机将果核与果皮 说 明 书 CN 102994570 A 4 3/4 页 5 分离， 然后用湿法粉碎机粉碎果皮， 将粉碎后的果皮并入浸泡液中， 在 30， 以 43r/min 的 转速再搅拌提取 5h， 用振动筛将此浸泡液与无患子果分离， 得到 22kg 浸泡液， 压榨机压榨 后得到压榨液6kg,合并浸泡液与压榨液， 得到提取液28kg。 将此28kg提取液泵入灭菌罐， 灭菌罐夹套中通蒸汽 （蒸汽压力 0.。
18、2-0.3MPa） 加热到 80-90， 维持 1h， 然后通循环水冷却 至 28后保温。之后将 4kg 此灭菌提取液泵入 2 号发酵罐中。于 1 号发酵罐中取天鹰高活 性干酵母、 安琪葡萄酒酵母 （天鹰高活性干酵母110g， 安琪葡萄酒酵母250g） 共360g添加于 12kg 灭菌提取液中， 32活化 15min 后循环水冷却至 28。之后将此活化液全部加入 2 号 发酵罐中， 28静置发酵。发酵第三天出现发酵停滞， 则再取 12kg 灭菌提取液加入天鹰高 活性干酵母、 安琪葡萄酒酵母 （天鹰高活性干酵母 110g， 安琪葡萄酒酵母 250g） 共 360g 于 1 号发酵罐中进行活化， 。
19、活化之后将此活化液全部泵入2号发酵罐中继续发酵。 发酵5d， 得到 的无患子发酵醪中乙醇的体积分数为7.5%。 将发酵醪液经预热到50进入塔压为0.57atm 的减压粗馏塔， 进行乙醇初步分离， 馏出物预热到 70后泵入进入塔压为 1.38 精馏塔， 进 一步获得乙醇较高质量浓度的气相产物， 再进入 3A 分子筛吸附塔即得到高纯度燃料乙醇。 0015 也可使用新鲜的无患子果进行制作， 浸泡所使用的水可适当减少， 由于无患子果 为季节性果实， 能用新鲜的无患子果进行制作的时间不长， 所以以干无患子果为整个制作 过程的用量依据。 0016 实施例 3 ： 于 1 号提取罐中加入 30kg 干无患子。
20、果及 30kg 自来水， 在 70， 以 20r/ min 的转速搅拌提取 10h， 用振动筛将此浸泡液与无患子果分离， 并用脱壳机将果核与果皮 分离， 然后用湿法粉碎机粉碎果皮， 将粉碎后的果皮并入浸泡液中， 在 70， 以 50r/min 的 转速再搅拌提取 7h， 用振动筛将此浸泡液与无患子果分离， 得到 20kg 浸泡液， 压榨机压榨 后得到压榨液 5kg, 合并浸泡液与压榨液， 得到提取液 25kg。将此 25kg 提取液泵入灭菌罐 中， 灭菌罐夹套中通蒸汽 （蒸汽压力 0.2-0.3MPa） 加热到 80-90， 维持 1h， 然后通循环水冷 却至 30后保温。之后将 8kg 此灭。
21、菌提取液泵入 2 号发酵罐中。于 1 号发酵罐中取中奥 金麦 S-189 干酵母 700g 添加于 7kg 灭菌提取液中， 35活化 30min 后循环水冷却至 30。 之后将此活化液全部泵入 2 号发酵罐中， 30静置发酵。发酵第 3 天出现发酵停滞， 则再取 10kg灭菌提取液加入中奥金麦S-189干酵母500g于1号发酵罐中进行活化， 活化之后将此 活化液全部泵入 2 号发酵罐中继续发酵， 发酵 7d， 得到的无患子发酵醪中乙醇的体积分数 为 9.7%。将发酵醪液预热到 40进入塔压为 0.33atm 的减压粗馏塔， 进行乙醇初步分离， 馏出物预热到 80泵入进入塔压为 1.43 的精馏。
22、塔， 进一步获得乙醇较高质量浓度的气相 产物， 再进入 3A 分子筛吸附塔即得到高纯度燃料乙醇。 0017 实施例 4 ： 于 1 号提取罐中加入 20kg 无患子果及 100kg 自来水， 在 50， 以 30r/ min 的转速搅拌提取 15h， 用振动筛将此浸泡液与无患子果分离， 并用脱壳机将果核与果皮 分离， 然后用湿法粉碎机粉碎果皮， 将粉碎后的果皮并入浸泡液中， 在 50， 以 30r/min 的 转速再搅拌提取 3h， 用振动筛将此浸泡液与无患子果分离， 得到 80kg 浸泡液， 压榨机压榨 后得到压榨液10kg,合并浸泡液与压榨液， 得到提取液90kg。 将此90kg提取液泵入。
23、灭菌罐 中， 灭菌罐夹套中通蒸汽 （蒸汽压力 0.2-0.3MPa） 加热到 80-90， 维持 1h， 然后通循环水冷 却至 37后保温。之后将 25kg 此灭菌提取液泵入 2 号发酵罐中。于 1 号发酵罐中取耐高 温酵母、 啤酒酵母、 高活性干酵母 （耐高温酵母 1.5kg、 啤酒酵母 1kg、 高活性干酵母 1.5kg） 共 4kg 添加于 50kg 灭菌提取液中， 40活化 40min 后循环水冷却至 37， 之后将此活化液 说 明 书 CN 102994570 A 5 4/4 页 6 全部泵入 2 号发酵罐中， 37静置发酵。发酵第四天出现发酵停滞， 则再取 15kg 灭菌提取 液加入耐高温酵母、 啤酒酵母、 天鹰高活性干酵母 （耐高温酵母 350g、 啤酒酵母 500g、 高活 性干酵母 500g） 共 1.35kg 于 1 号发酵罐中进行活化， 活化之后将此活化液全部泵入 2 号发 酵罐中继续发酵， 发酵 6d， 得到的无患子发酵醪中乙醇的体积分数为 8.4%。将发酵醪液经 预热到55进入塔压为0.2atm的减压粗馏塔， 进行乙醇初步分离， 馏出物预热到84泵入 进入塔压为 1.5 的精馏塔， 进一步获得乙醇较高质量浓度的气相产物， 再进入 4A 分子筛吸 附塔即得到高纯度燃料乙醇。 说 明 书 CN 102994570 A 6 。