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1、(10)申请公布号 CN 102605004 A (43)申请公布日 2012.07.25 CN 102605004 A *CN102605004A* (21)申请号 201210092086.6 (22)申请日 2012.03.31 C12P 7/12(2006.01) C12R 1/685(2006.01) (71)申请人 江西理工大学 地址 341000 江西省赣州市红旗大道 86 号 (72)发明人 蔡定建 邢晓华 (74)专利代理机构 赣州凌云专利事务所 36116 代理人 曾上 (54) 发明名称 橙橘渣发酵制取生物乙醇的工艺 (57) 摘要 本发明涉及生物乙醇的制取工艺， 特别是。
2、利 用废弃物橙橘渣发酵制取生物乙醇的工艺。本发 明包括以下步骤 ： (1) 橙橘渣预处理， (2) 橙橘渣 清汁的制取， (3) 黑曲霉悬液的制备， (4) 接种黑 曲霉， (5) 发酵正交试验， (6) 控制 pH 为 3 4， (7) 后处理， 发酵终止后， 将发酵液经多层纱布抽 滤， 保留滤液即为生物乙醇溶液。 它把橙橘渣变废 为宝， 生产出生物乙醇， 同时减少橙橘渣对环境污 染。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 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 2 页 说明书 7 页 1/2 页 2 1. 一种橙橘渣发酵制取生物乙醇的工。
3、艺， 包括以下步骤 ： (1) 橙橘渣预处理 选取橙橘渣， 20 40烘干， 去籽， 粉碎过 100 150 目筛 ； (2) 橙橘渣清汁的制取 称取橙橘粉30g， 加入已制备好的营养液500mL， 分装到10个三角瓶中， 每瓶45mL， 然后 在 100 121， 30min 条件下进行高温湿热灭菌， 营养液配方见表 1 ； 表 1 营养液成分配方表 名称 含量 尿素 0.15g 蛋白胨 0.375g (NH4)2SO4 0.7g MgSO47H2O 0.3g FeSO47H2O 2.5mg ZnSO47H2O 0.7mg CoCl2 1mg MnCl2 0.8mg 无水 CaCl2 0.1。
4、5g KH2PO4 1g 蒸馏水 500mL (3) 黑曲霉悬液的制备 在无菌环境中， 挑取黑曲霉菌种 30 50 环接入压力 103.4kPa、 温度 121.3的高压蒸 汽维持 15 20 分钟灭菌处理的 400 600mL 无菌水中， 于 30 50摇床培养 3 5 天 ； (4) 接种黑曲霉 在无菌操作台上， 对步骤 (2) 的每个三角瓶中橙橘渣清汁接种步骤 (3) 制备的黑曲霉 权 利 要 求 书 CN 102605004 A 2 2/2 页 3 悬液5mL， 摇床培养35天， 使其产生纤维素酶和果胶酶， 进而将橙橘渣中的纤维素和果胶 转化为还原糖 ； (5) 发酵正交试验 L9、 。
5、33 取50ml橙橘渣清汁9份， 选用酵母菌为发酵菌种， 按三因素A、 温度 ； B、 接种量 ； C、 发酵 时间三水平进行正交实验， 见表 2， 观察发酵过程中发酵液的颜色变化 ； 表 2 正交试验表 (6) 控制 pH 为 3 4 ； (7) 后处理 发酵终止后， 将发酵液经多层纱布抽滤， 保留滤液即为生物乙醇溶液。 2. 根据权利要求 1 所述的一种橙橘渣发酵制取生物乙醇的工艺， 其特征是 ： 利用黑曲 霉培养制取纤维素酶和果胶酶的最佳工艺条件为 ： 温度 45， 接种量 5mL， 培养时间 5d。 3. 根据权利要求 1 所述的一种橙橘渣发酵制取生物乙醇的工艺， 其特征是 ： 由发酵。
6、正 交试验确定出利用酵母菌发酵酿制乙醇的最佳工艺条件为 ： 温度 37， 接种量 10， 发酵 时间 72h， 产率为 15。 权 利 要 求 书 CN 102605004 A 3 1/7 页 4 橙橘渣发酵制取生物乙醇的工艺 技术领域 0001 本发明涉及生物乙醇的制取工艺， 特别是利用废弃物橙橘渣发酵制取生物乙醇的 工艺。 背景技术 0002 2011年， 赣南脐橙产量创历史最高水平， 达140万吨， 比2010年增长30以上。 赣 南脐橙种植面积已达 180 余万亩， 脐橙种植面积世界第一， 年产量世界第三。预计到 2015 年， 全赣南脐橙种植面积达到 300 万亩， 脐橙总产量达到 。
7、200 万吨以上。2011 年， 我国柑桔 产量达 2200 万吨， 居世界第二位。我国每年因榨汁产生大约 50 万吨的废渣， 少部分用作动 物饲料， 大部分当作废弃物丢弃或掩埋掉， 利用率非常低， 这就造成了自然资源的严重浪费 和一定程度的环境污染。 0003 随着现代工业的快速发展和世界人口的激增， 当前人类正面临着能源危机和环境 污染的严峻挑战。 乙醇作为安全、 洁净的燃料及汽油添加剂目前已经备受关注， 大力发展乙 醇与汽油的混合燃料势在必行。传统的乙醇发酵工业主要以玉米、 小麦等粮食淀粉或甘蔗 汁为原料， 且原料成本高， 受到土地资源限制而无法大规模推广。 而木质纤维原料是地球上 最丰。
8、富、 最廉价的可再生资源。脐橙 ( 橘 ) 在我国产量高， 其汁被用来生产果汁， 但渣就废 弃了， 并且造成了严重的环境问题。 采用适宜技术将它们水解成可发酵性糖， 进一步发酵制 取生物乙醇， 对我国经济和社会的可持续发展具有十分重大的意义。 发明内容 0004 本发明目的是提供一种橙橘渣发酵制取生物乙醇的工艺， 把橙橘渣变废为宝， 制 取生物乙醇， 同时减少橙橘渣对环境污染。 0005 本发明的技术方案 ： 一种橙橘渣发酵制取生物乙醇的工艺， 包括以下步骤 ： 0006 (1) 橙橘渣预处理 0007 选取橙橘渣， 烘干 (20 40 )， 去籽， 粉碎过 100 150 目筛 ； 0008。
9、 (2) 橙橘渣清汁的制取 0009 称取橙橘粉30g， 加入已制备好的营养液500mL， 分装到10个三角瓶中， 每瓶45mL， 然后进行高温湿热灭菌 (100 121， 30min)。营养液配方见表 1 0010 表 1 营养液成分配方表 0011 名称 含量 尿素 0.15g 蛋白胨 0.375g 说 明 书 CN 102605004 A 4 2/7 页 5 (NH4)2SO4 0.7g MgSO47H2O 0.3g FeSO47H2O 2.5mg ZnSO47H2O 0.7mg CoCl2 1mg MnCl2 0.8mg 无水 CaCl2 0.15g KH2PO4 1g 蒸馏水 500。
10、mL 0012 (3) 黑曲霉悬液的制备 0013 在无菌环境中， 挑取黑曲霉菌种 30 50 环接入高压蒸汽 (103.4kPa， 温度 121.3， 维持 15 20 分钟 ) 灭菌处理的 400 600mL 无菌水中， 于 30 50摇床培养 3 5 天 ； 0014 (4) 接种黑曲霉 0015 在无菌操作台上， 对步骤 (2) 的每个三角瓶中橙橘渣清汁接种步骤 (3) 制备的黑 曲霉悬液5mL， 摇床培养35天， 使其产生纤维素酶和果胶酶， 进而将橙橘渣中的纤维素和 果胶转化为还原糖 ； 0016 (5) 发酵正交试验 L9(33) 0017 取50mL橙橘渣清汁9份， 选用酵母菌为。
11、发酵菌种， 按三因素A、 温度 ； B、 接种量 ； C、 发酵时间三水平进行正交实验， 见表 2， 观察发酵过程中发酵液的颜色变化 ； 0018 表 2 正交试验表 说 明 书 CN 102605004 A 5 3/7 页 6 0019 0020 (6) 控制 pH 为 3 4 ； 0021 (7) 后处理 0022 发酵终止后， 将发酵液经多层纱布抽滤， 保留滤液即为生物乙醇溶液。 0023 利用黑曲霉培养制取纤维素酶和果胶酶的最佳工艺条件为 ： 温度 45， 接种量 5mL， 培养时间 5d。 0024 由发酵正交试验确定出利用酵母菌发酵制取生物乙醇的最佳工艺条件为 ： 温度 37， 接。
12、种量 10， 发酵时间 72h， 产率为 15。 0025 本发明采用黑曲霉制取纤维素酶和果胶酶等一些必须的反应酶， 这在国内还是比 较少见的。既解决了酶价格昂贵的问题又降低了生产成本， 也为发酵制取生物乙醇开辟了 新的途径。然而， 黑曲霉的产酶反应时间应延长， 在培养了 3 6 天后， 对每天液体中产生 的葡萄糖含量进行测定时发现是逐渐增加的， 表明并未达到最大值。选用酵母菌为发酵菌 种， 由于酵母菌为兼性厌氧菌， 在有氧存在时会分解乙醇产生 CO2和 H2O， 所以在设备要求上 较高， 但只要严格控制其厌氧发酵条件， 这问题便可解决。 采用酵母菌为发酵菌种的一个好 处就是， 简便快捷， 不。
13、需要分离提取纯化， 也避免了染菌的操作过程， 使发酵效果更好。 0026 在发酵时间上， 严格要求。发酵时间太短， 发酵不够充分， 即降低了产量又浪费了 原料 ； 发酵时间过长， 就会发酵过头， 以致产生醋酸， 不但降低了生物乙醇产量， 也影响了生 物乙醇的质量。 0027 本发明以橙橘渣为原料采用液态厌氧发酵法制取生物乙醇， 可充分利用废弃的自 然资源， 生产工艺简单， 生产设备和车间可因地制宜， 生产成本低， 生产周期短、 劳动强度 小， 生产效率高， 同时， 具有很高的经济效益和社会效益， 可进行工业化生产， 发展前景良 好 ； 减少了橙橘渣对环境污染和对土地的占用。 具体实施方式 00。
14、28 橙橘渣发酵制取生物乙醇的工艺， 步骤如下 ： 0029 (1) 橙橘渣预处理 0030 选取橙橘渣适量， 烘干 (20 40 )， 去籽， 粉碎过 100 150 目筛 ； 0031 (2) 橙橘渣清汁的制取 0032 称取步骤 (1) 橙橘渣粉 30g， 加入已制备好的营养液 500mL， 分装到 10 个三角瓶 中， 每瓶 45mL， 然后进行高温湿热灭菌 (100 121， 30min)。 0033 表 1 营养液成分配方表 0034 说 明 书 CN 102605004 A 6 4/7 页 7 名称 含量 尿素 0.15g 蛋白胨 0.375g (NH4)2SO4 0.7g Mg。
15、SO47H2O 0.3g FeSO47H2O 2.5mg ZnSO47H2O 0.7mg CoCl2 1mg MnCl2 0.8mg 无水 CaCl2 0.15g KH2PO4 1g 蒸馏水 500mL 0035 (3) 黑曲霉悬液的制备 0036 在无菌环境中， 挑取黑曲霉菌种 ( 曲霉属真菌中的一个常见种 )30 50 环接入高 压蒸汽灭菌处理的 (103.4kPa， 温度 121.3， 维持 15 20 分钟 )400 600mL 无菌水中， 于 30 50摇床培养 3 5 天 ； 0037 (4) 接种黑曲霉 0038 在无菌操作台上， 对步骤 (2) 的每个三角瓶中橙橘渣清汁接种步骤。
16、 (3) 制备的黑 曲霉悬液5mL， 摇床培养35天， 使其产生纤维素酶和果胶酶， 进而将橙橘渣中的纤维素和 果胶转化为还原糖 ； 0039 (5) 还原性糖的测定 0040 DNS 显色法， 见表 4 0041 表 4 葡萄糖标准成分表 (mL) 0042 说 明 书 CN 102605004 A 7 5/7 页 8 管号 0 1 2 3 4 5 葡萄糖 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 蒸馏水 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 DNS 显色剂 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0043 (6) 发酵过程 ( 正交试验 ) 0044 取 50mL 橙。
17、橘渣清汁 9 份， 选用酵母菌为发酵菌种， 按三因素 (A、 温度 ； B、 接种量 ； C、 发酵时间 ) 三水平进行正交实验， 见表 2， 观察发酵过程中发酵液的颜色变化 ； 0045 表 2 正交试验表 0046 0047 表 3 正交试验结果记录表 0048 说 明 书 CN 102605004 A 8 6/7 页 9 0049 (7) 控制 pH 为 3 4， 加水调节， PHJ-4A 型 pH 计 ； 0050 (8) 后处理 0051 发酵终止后， 将发酵液经多层纱布抽滤， 保留滤液 ( 生物乙醇溶液 )。 0052 (9) 乙醇含量测定 ： 高效液相色谱法 0053 色谱条件 。
18、： Nucleosil C18柱(250mm4.6mm)， 流动相 ： 高纯水， 流速0.5mL/min， 进 样量 20L， 柱温 50 60， 示差折光检测器温度 50 60 0054 (10) 实验结果与分析 说 明 书 CN 102605004 A 9 7/7 页 10 0055 生物乙醇产率计算 0056 乙醇产率 (CV/pm)100 0057 C- 发酵液中乙醇的浓度， mL/mL ； 0058 V- 测定样品的体积， mL ； 0059 - 无水乙醇的密度， 7.9g/mL ； 0060 m- 发酵液中橙橘渣原料的质量， g ； 0061 结果见表 5 0062 表 5 样品发。
19、酵液生物乙醇产率表 ( ) 0063 管号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 含量 3 6 5.3 11 15 12 12 6 7.3 0064 从表 3 正交实验结果分析 0065 由极差分析得出影响利用酵母菌进行橙橘渣液体发酵的最大因素为 A 温度 (R 0.237)， 其次为 C 发酵时间 (R 0.113)， 最后为 B 接种量 (R 0.02)。 0066 本实验是采用酵母菌进行厌氧发酵， 通过正交试验确定最佳技术参数的实验。得 到以下结论 ： 0067 (1) 通过多次反复试验， 证明该工艺完全可行， 即利用橙橘渣为原料， 可以制取出 所期望的生物乙醇。 0068 (2) 利用黑。
20、曲霉培养制取纤维素酶和果胶酶的最佳工艺条件为 ： 温度 45， 接种 量 5mL， 培养时间 5d。 0069 (3) 由发酵正交试验确定出利用酵母菌发酵制取生物乙醇的最佳工艺条件为 ： 温 度 37， 接种量 10， 发酵时间 72h， 产率为 15。 0070 (4) 该产品无色呈透明状， 有强烈酒香味或刺激性气味。 0071 (5) 以橙橘渣为原料采用液态厌氧发酵法制取生物乙醇， 可充分利用自然资源， 废 物利用， 保护环境， 生产工艺简单， 生产设备和车间可因地制宜， 大大降低了生产成本。 0072 (6)采用酵母菌进行橙橘渣液体厌氧发酵制取生物乙醇是可行的。 生产周期短、 劳 动强度小， 生产效率高。同时， 具有很高的经济效益和社会效益。可进行工业化生产， 发展 前景良好。 说 明 书 CN 102605004 A 10 。