一、技術(shù)領(lǐng)域

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)

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(guó)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(chǎng)前景，成為了各國(guó)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(zhēng)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：秸稈、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(shì)，其中以柑橘皮渣為原料的優(yōu)勢(shì)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(duì)提高柑橘產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值具有重大意義。

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(hào)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℃條件下，使用NaOH溶液對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，不僅能耗大而且對(duì)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(huì)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(huì)對(duì)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(huì)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

針對(duì)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摲椒ň哂幸掖籍a(chǎn)率高，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)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)。

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现苽淙剂弦掖嫉姆椒ǎ蕴崛」z和橙皮苷后剩余的橘皮殘?jiān)鼮樵希?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：

(1)酶解反應(yīng)

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℃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)?即為酶解后的柑橘皮殘?jiān)?和濾液(即為還原性糖液)，對(duì)收集的固體殘?jiān)捎糜谏a(chǎn)動(dòng)物飼料；對(duì)收集的還原性糖液用于下一步發(fā)酵。

(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(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℃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。

(3)分離提純

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。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下特點(diǎn)：

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(huì)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(duì)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；