[发明专利]一种以提取果胶和橙皮苷后剩余的橘皮残渣为原料制备燃料乙醇的方法

说明书

一、技术领域

本发明属于生物质能源技术领域，特别涉及一种以提取果胶和橙皮苷后剩余的橘皮残渣为原料发酵生产燃料乙醇的方法。

二、背景技术

随着全球经济的迅速发展，能源和环境问题已经成为各国关注的焦点。传统的化石燃料日趋减少，只有开发新的绿色能源才能实现人类的可持续发展。燃料乙醇作为一种可再生的洁净的生物质能源，具有广阔的市场前景，成为了各国的研究重点。燃料乙醇的生产原料主要包括粮食作物和纤维素质原料两大类。然而，传统的粮食制备乙醇的生产成本巨大，限制了燃料乙醇的推广使用，而且该方法以小麦、玉米等粮食为原料，存在与民争粮的弊端，不宜作为能源生产原材料。与粮食制备燃料乙醇方法相比，以纤维素质(如：秸秆、高粱杆、稻草、柑橘皮等)为原料发酵生产燃料乙醇具有明显优势，其中以柑橘皮渣为原料的优势尤其突出，即不需要经过汽爆、酸浸泡等预处理，直接酶解即可获得较高得率的还原糖，大大降低生产成本。因此，利用柑橘皮渣制备燃料乙醇，有利于实现柑橘皮综合利用，对提高柑橘产业经济价值具有重大意义。

现有利用纤维素质原料生产燃料乙醇的方法，如2013年10月16日公布的公布号为CN 103352057 A的“一种以竹笋加工剩余物为原料制备燃料乙醇的方法”专利，公开的方法是：以竹笋加工剩余物为原料，经碱液预处理、纤维素酶和半纤维素酶水解、活性炭脱毒、酵母菌株发酵制得燃料乙醇。该方法的主要缺点是：①在121℃条件下，使用NaOH溶液对原料进行预处理，不仅能耗大而且对生产设备要求较高，增加生产成本；②酶水解过程中采用两种酶，即纤维素酶和半纤维素酶，而且酶用量较高，不仅会增加生产成本而且不利于后期的处理；③需要进行脱毒处理，脱毒过程中使用的未处理干净的活性炭会对后期发酵产生一定的影响；④发酵过程中使用的酵母菌株发酵，会增加发酵过程中的操作难度，不便于工业上大规模生产。

三、发明内容

针对现有以纤维素质为原料，发酵生产燃料乙醇的技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种以提取果胶和橙皮苷后剩余的橘皮残渣为原料制备燃料乙醇的方法。该方法具有乙醇产率高，生产设备简单，运行操作成本低，无污染物，绿色清洁，易于推广工业化生产等特点。

实现本发明目的的技术方案是：一种以提取果胶和橙皮苷后剩余的橘皮残渣为原料制备燃料乙醇的方法，以提取果胶和橙皮苷后剩余的橘皮残渣为原料，经酶解反应、发酵和分离提纯，制得燃料乙醇产品。所述方法的具体步骤如下：

(1)酶解反应

按照橘皮残渣干基质量(g)∶纤维素酶的质量(mg)∶柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液的体积(mL)之比为1∶(10～70)∶(10～50)的比例，先将橘皮残渣和缓冲溶液依次加入到间歇反应器中；然后，用高浓度盐酸或氢氧化钠溶液调节间歇反应器内溶液的pH值为4.5～6.0后，加入纤维素酶，并在30～60℃恒温和80～200r/min的转速下，进行酶解反应48～72h后，制得酶解后的混合物。将酶解后的混合物，放置于压滤机中，进行固液分离，分别收集固体残渣(即为酶解后的柑橘皮残渣)和滤液(即为还原性糖液)，对收集的固体残渣，可用于生产动物饲料；对收集的还原性糖液用于下一步发酵。

(2)发酵

第(1)步完成后，用高浓度盐酸或氢氧化钠溶液，调节第(1)步得到的还原性糖液pH值为4.0～5.5后，按照调节pH值后的还原性糖液的体积(L)∶蛋白胨的质量(g)∶酵母浸粉的质量(g)∶硫酸铵的质量(g)∶七水硫酸镁的质量(g)∶磷酸二氢钾的质量(g)之比为1∶(10～25)∶(1.0～10)∶(1.5～3.5)∶(0.2～0.8)∶(3.0～7.5)的比例，再按照橘皮残渣中干基的质量(g)∶干酵母的质量(g)之比为1000∶(1～15)的比例，依次加入到发酵罐中，在20～35℃恒温下和80～200r/min的转速下，搅拌发酵24～60h后，就制得乙醇发酵液。

(3)分离提纯

第(2)步完成后，将第(2)步制得的乙醇发酵液进行蒸馏得到燃料乙醇。

本发明采用上述技术方案后，主要有以下特点：

1.本发明是以提取果胶和橙皮苷后剩余的橘皮残渣为燃料乙醇的生产原料，能够解决粮食发酵中存在的问题。而且，柑橘加工剩余物一般比较集中，便于收集，很多柑橘加工企业会产生大量的废弃，如果加以利用，既可以解决企业废弃物的处理难题，还可以对柑橘皮中有效成分连续性综合利用以及柑橘产业附加经济价值最大化具有重要意义；