[發明專利]通過還原檸檬烯從柑橘廢料生產乙醇

無效

• 申請號: 200980127792.6
• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN102575266A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 格雷戈里·羅德·希利爾
• 申請（專利權）人: JJ佛羅里達資產有限責任公司
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張穎;樊衛民

相關申請的交互參考

本申請是2009年5月19日提交的美國申請No.12/468,696的連續案，其根據美國法典第35條第119款第(e)項要求2008年5月20日提交的美國臨時申請No.61/054,637的優先權，其公開內容因此以其全文引入本文作為參考。

發明領域

本發明提供了從柑橘廢料生產乙醇的方法，其中采用發酵前處理步驟降低發酵原料中抑制發酵化合物的水平，將柑橘廢料中發現的抑制發酵化合物或復雜多糖或由其衍生的糖的水平降低。

發明背景

佛羅里達每年產出約500萬噸橙皮廢料。大多數橙皮廢料被干燥后制成球狀，并作為常被稱作橘粕顆粒的肉牛或奶牛飼料填料出售。

高昂的汽油價格，對外國石油的過分依賴，以及對可再生能源的持續需求使得人們對柑橘皮廢料轉化的廣泛領域，尤其是果皮廢料轉化為乙醇的研究興趣增加。目前的方法通常包括將包含多糖的復雜混合物的柑橘皮水解以提供可發酵糖，使糖發酵以產生乙醇，以及分離乙醇和其它副產物。

不幸的是，在柑橘皮中發現的，或在柑橘皮轉化為可發酵糖的步驟中產生的一些化合物在這些糖轉化為乙醇的過程中起到了發酵抑制劑的作用。在這些化合物中，已知柑橘皮中的萜類組分檸檬烯(limonene)會阻礙發酵過程(見Grohmann等，Production?of?Ethanol?fromEnzymatically?Hydrolyzed?Orange?Peel?by?the?Yeast?SaccharomycesCerevisiae(通過釀酒酵母用酶水解橙皮生產乙醇)，AppliedBiochemistry?and?Biotechnology，Vol.45(1994))。通常認為，檸檬烯為柑橘提供了抵抗細菌，病毒，霉菌和其它生物體的自然防御，并通過產生乙醇的典型過程抑制發酵。據估計，對于有效發酵，柑橘皮廢料中的檸檬烯應低于3000ppm，甚至可能低于1500ppm。

Stewart等(美國專利申請No.2006/0177916)描述了從柑橘廢料生產乙醇的方法，其中檸檬烯在發酵之前被去除。所公開的方法包括通過蒸發和汽提從柑橘皮中除去檸檬烯，水解已汽提除去檸檬烯的柑橘皮廢料，以及使所得水解混合物發酵以產生乙醇(或同時水解和發酵)。經汽提的檸檬烯可以通過冷凝回收。Stewart沒有提到對檸檬烯進行化學改性，以減少或消除其抑制發酵的特性的可能性。

Cantrall等(美國專利No.5,186,722)描述了檸檬烯可以用作烴基燃料的原料。許多產品，包括芳香族化合物(例如，1-甲基-4-(1-甲基乙基)苯)和飽和烴(例如，1-甲基-4-(1-甲基乙基)環己烷(即，薄荷烷))從純化檸檬烯用氫化催化劑和多種其它反應變量(例如，熱，壓力和氫)以混合物的形式生產出來。對某些含有大量芳香族化合物的混合物進行測試，并顯示為有用的汽油添加劑。Cantrall沒有對薄荷烷作為汽油添加劑進行具體測試。Cantrall既未建議在柑橘廢料的水性混合物中形成薄荷烷，也未建議隨后使含有某些幾乎不抑制發酵的萜的柑橘皮水解物發酵。Cantrall也沒有建議含有乙醇和一些幾乎不抑制發酵的這些萜的發酵啤酒可以用來提供作為汽油替代品的燃料。

例如由于存在著對替代和/或可再生能源的持續需求，減少對外國石油供應商的依賴的需要，以及降低或穩定汽油價格的需要，因此未得到滿足的對解決這些問題中的一個或多個問題的具體而有效的方案的需求仍然存在。鑒于上述的這些，尋找從柑橘廢料中消除檸檬烯或其它抑制發酵化合物，以增加由其生產乙醇的產量的新方法是人們所高度期望的。本發明涉及這些，以及其它重要目的。

發明內容

通常，本發明一部分涉及從柑橘廢料生產乙醇的新方法，其包括還原或氫化在柑橘廢料中發現的檸檬烯，其它不飽和萜類組分，或其它抑制發酵化合物的步驟。或者，本方法可以包括其中檸檬烯，其它不飽和萜類組分，或其它抑制發酵化合物被改性，以除去或改變檸檬烯，其它萜類組分，或其它抑制發酵化合物中的某些孤立雙鍵的步驟。

本發明一部分涉及從柑橘廢料生產乙醇的方法，包括：

a.將接觸過催化劑的來源于柑橘廢料的可發酵糖的水性混合物發酵，產生含有乙醇的水性混合物，其中來自柑橘廢料的至少一種能抑制發酵的化合物的水平被減少，以提供對發酵的抑制小于所述至少一種化合物的另一化合物，所述水平通過在發酵之前與氫和催化劑接觸來減少；和

b.從混合物中取出乙醇。

在某些實施方案中，本發明提供了從柑橘廢料生產乙醇的方法，包括：