一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法技术

本发明专利技术公开一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，包括如下步骤：将清洗好的柿果利用破碎及过滤装置依次进行破碎和过滤，除去浆液中的固形杂质，得到原浆液；向原浆液中加入食用碱，使食用碱与原浆液中的单宁反应形成不溶于水的物质，并将形成的不溶于水的物质过滤去除；先用水稀释经碱处理后的原浆液，得到稀释浆液，并调节稀释浆液的pH；加入糖化酶，保温后得到待发酵液；向待发酵液中加入已活化的发酵母液进行发酵，发酵得到发酵浆液；将发酵浆液过滤压榨、蒸馏、精馏并脱水后得到生物能源乙醇。本发明专利技术操作简单、耗时短，可高效率的将柿果果浆转化为生物能源乙醇，糖醇转化率高，适合大规模连续生产，具有较高的推广应用价值。具有较高的推广应用价值。具有较高的推广应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法


[0001]本专利技术涉及生物能源
具体地说是一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法。

技术介绍

[0002]随着社会的进步和经济的发展，人类生产活动中，能源消耗的速度越来越快，不可再生能源的短缺以及能源消耗过程中带来的污染问题已经成为当前整个人类社会最担心的问题之一。为了缓解能源带来的问题，开发绿色能源成为当务之急。生物能源由于其清洁无污染、可再生等优点成为绿色能源中的热门研究项目。其中，乙醇作为生物能源中的重要一种，可以作为燃料代替传统能源应用到人类生产的多个领域中，且其燃烧后的产物为水和二氧化碳，对环境比较友好，又因为乙醇可以采用碳水化合物为原料发酵得到，可以再生，因而具有巨大的开发价值。
[0003]目前，关于乙醇的生产大多采用小麦、玉米、高粱等淀粉含量高的谷物为原料，采用微生物发酵，再经蒸馏提纯得到的。而小麦、玉米等谷物是人们不可或缺的食物。因此，为乙醇生产寻找非粮食原料、不占用耕地的农作物原料已成为生物能源乙醇生产领域的重要任务之一。柿果具有含糖量高、产量高、寿命长、易成活等优点，且在我国栽培面积大、易管理，可以生长在不适合粮食等农作物生长的非耕地上，是用于生产乙醇的合适原料。已有现有技术采用柿果进行乙醇的生产。但通常具有工艺复杂、生产效率低、不适合大规模连续生产、原料转化率低等问题。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，以解决当前采用柿果生产生物能源乙醇过程中，原料转化率低以及不适合大规模连续生产等问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，包括如下步骤：
[0007]步骤(1)清洗：将采摘的柿果置于37
‑
45℃的水中，分拣去除杂质，浸泡6
‑
24h，并将柿果表面清洗干净；
[0008]步骤(2)制浆：将清洗好的柿果利用破碎及过滤装置依次进行破碎和过滤，除去浆液中的固形杂质，得到原浆液；
[0009]步骤(3)碱处理：向原浆液中加入食用碱，使食用碱与原浆液中的单宁反应形成不溶于水的物质，并将形成的不溶于水的物质过滤去除；
[0010]步骤(4)待发酵液的制备：先用水稀释经碱处理后的原浆液，得到稀释浆液，并调节稀释浆液的pH至2.6
‑
4.2；然后加入糖化酶，在30
‑
35℃下保温100
‑
120h，得到待发酵液；
[0011]步骤(5)发酵：向待发酵液中加入已活化的发酵母液进行发酵，发酵45
‑
60h后，得到发酵浆液；
[0012]步骤(6)蒸馏：先将发酵浆液过滤压榨得到发酵粗提液，然后将发酵粗提液转移到蒸馏塔中蒸馏，得到蒸馏乙醇；
[0013]步骤(7)精馏及脱水：将蒸馏乙醇转移到精馏设备中进一步精馏，并经脱水剂脱水后得到生物能源乙醇。
[0014]上述一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，在步骤(3)中，食用碱为碳酸钠和/或碳酸氢钠，食用碱的加入量为原浆液重量的0.05
‑
1.5wt％。单宁可以抑制酵母菌的活性，且可溶性单宁对酵母菌的抑制效果要明显大于不溶性单宁，因而单宁是一种不利于乙醇转化的物质，而柿果原浆液中的单宁含量通常较高，若不除去，则会影响发酵效果；碳酸钠或碳酸氢钠可以与原浆液中的单宁发生化学反应，生成不溶于水的物质，从而降低单宁对乙醇转化的影响。
[0015]上述一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，在步骤(4)中，在用水稀释经碱处理后的原浆液时，稀释至稀释浆液中总糖含量为8
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15wt％；在调节稀释浆液的pH时，所用酸为柠檬酸、草酸或醋酸；糖化酶的加入重量为稀释浆液重量的0.3
‑
0.5wt％。由于柿果果浆含糖量较高，若不稀释，则可能会影响发酵母液中菌群的繁殖，因此将其稀释到特定的浓度，有利于菌群的繁殖及发酵的顺利进行；由于酸性条件下有利于酵母菌的繁殖与发酵，且可以抑制杂菌的生长，因此在发酵前，需要调节pH至2.6
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4.2；另外，原浆液中可能还存在一些不容易被酵母菌分解利用的多糖，比如淀粉等，尤其是当柿果的成熟度不够时，这种多糖的含量就越高，加入糖化酶可将这类多糖水解为易于被酵母菌利用的小分子糖，从而提高柿果果浆中糖的利用率，提高糖醇转化率。
[0016]上述一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，在步骤(5)中，发酵母液的制备方法为：将活性干酵母置于无菌水中，在28
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35℃条件下活化1
‑
2h，无菌水与活性干酵母的液固比为8
‑
15mL/g；发酵母液的加入重量为待发酵液重量的5
‑
8wt％。
[0017]上述一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，在步骤(5)中，发酵母液的制备方法为：将活性干酵母和黑曲霉的混合菌粉置于无菌水中，在25
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30℃条件下活化0.5
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1.5h，无菌水与混合菌粉的液固比为8
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15mL/g，活性干酵母与黑曲霉的重量之比为8
‑
11:1；发酵母液的加入重量为待发酵液重量的6
‑
8wt％。黑曲霉在发酵过程中可以产生淀粉酶、糖化酶、有机酸等物质，不仅可以进一步分解待发酵液中残留的多糖，还有利于降低发酵环境的pH，促进酵母菌将糖类转化成乙醇；另外，黑曲霉还可以分解发酵液中残余的单宁，进一步减弱单宁对酵母菌的影响。
[0018]上述一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，在步骤(7)中，所用脱水剂为氧化钙。
[0019]上述一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，包括如下步骤：
[0020]步骤(1)清洗：将采摘的柿果置于42℃的水中，分拣去除杂质，浸泡12h，并将柿果表面清洗干净；
[0021]步骤(2)制浆：将清洗好的柿果利用破碎及过滤装置依次进行破碎和过滤，除去浆液中的固形杂质，得到原浆液；
[0022]步骤(3)碱处理：向原浆液中加入碳酸氢钠，使碳酸氢钠与原浆液中的单宁反应形成不溶于水的物质，并将形成的不溶于水的物质过滤去除；碳酸氢钠的加入量为原浆液重量的1.0wt％；
[0023]步骤(4)待发酵液的制备：先用水稀释经碱处理后的原浆液，得到总糖含量为12.4wt％的稀释浆液，并用草酸调节稀释浆液的pH至3.6；然后加入糖化酶，糖化酶的加入重量为稀释浆液重量的0.3wt％，在30℃下保温100h，得到待发酵液；
[0024]步骤(5)发酵：向待发酵液中加入已活化的发酵母液进行发酵，发酵48h后，得到发酵浆液；发酵母液的制备方法为：将活性干酵母和黑曲霉的混合菌粉置于无菌水中，在30℃条件下活化1.5h，无菌水与混合菌粉的液固比为10mL/g，活性干酵母与黑曲霉的重量之比为10:1；发酵母液的加入重量为待发酵液重量的8wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)清洗：将采摘的柿果置于37
‑
45℃的水中，分拣去除杂质，浸泡6
‑
24h，并将柿果表面清洗干净；步骤(2)制浆：将清洗好的柿果利用破碎及过滤装置依次进行破碎和过滤，除去浆液中的固形杂质，得到原浆液；步骤(3)碱处理：向原浆液中加入食用碱，使食用碱与原浆液中的单宁反应形成不溶于水的物质，并将形成的不溶于水的物质过滤去除；步骤(4)待发酵液的制备：先用水稀释经碱处理后的原浆液，得到稀释浆液，并调节稀释浆液的pH至2.6
‑
4.2；然后加入糖化酶，在30
‑
35℃下保温100
‑
120h，得到待发酵液；步骤(5)发酵：向待发酵液中加入已活化的发酵母液进行发酵，发酵45
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60h后，得到发酵浆液；步骤(6)蒸馏：先将发酵浆液过滤压榨得到发酵粗提液，然后将发酵粗提液转移到蒸馏塔中蒸馏，得到蒸馏乙醇；步骤(7)精馏及脱水：将蒸馏乙醇转移到精馏设备中进一步精馏，并经脱水剂脱水后得到生物能源乙醇。2.根据权利要求1所述的一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，其特征在于，在步骤(3)中，食用碱为碳酸钠和/或碳酸氢钠，食用碱的加入量为原浆液重量的0.05
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1.5wt％。3.根据权利要求1所述的一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，其特征在于，在步骤(4)中，在用水稀释经碱处理后的原浆液时，稀释至稀释浆液中总糖含量为8
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15wt％；在调节稀释浆液的pH时，所用酸为柠檬酸、草酸或醋酸；糖化酶的加入重量为稀释浆液重量的0.3
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0.5wt％。4.根据权利要求1所述的一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，其特征在于，在步骤(5)中，发酵母液的制备方法为：将活性干酵母置于无菌水中，在28
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35℃条件下活化1
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2h，无菌水与活性干酵母的液固比为8
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15mL/g；发酵母液的加入重量为待发酵液重量的5
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8wt％。5.根据权利要求1所述的一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，其特征在于，在步骤(5)中，发酵母液的制备方法为：将活性干酵母和黑曲霉的混合菌粉置于无菌水中，在25
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30℃条件下活化0.5
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1.5h，无菌水与混合菌粉的液固比为8
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15mL/g，活性干酵母与黑曲霉的重量之比为8
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11:1；发酵母液的加入重量为待发酵液重量的6
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8wt％。6.根据权利要求1所述的一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，其特征在于，在步骤(7)中，所用脱水剂为氧化钙。7.根据权利要求1所述的一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)清洗：将采摘的柿果置于42℃的水中，分拣去除杂质，浸泡12h，并将柿果表面清洗干净；步骤(2)制浆：将清洗好的柿果利用破碎及过滤装置依次进行破碎和过滤，除去浆液中的固形杂质，得到原浆液；步骤(3)碱处理：向原浆液中加入碳酸氢钠，使碳酸氢钠与原浆液中的单宁反应形成不溶于水的物质，并将形成的不溶于水的物质过滤去除；碳酸氢钠的加入量为原浆液重量的
1.0wt％；步骤(4)待发酵液的制备：先用水稀释经碱处理后的原浆液，得到总糖含量为12.4wt％的稀释浆液，并用草酸调节稀释浆液的pH至3.6；然后加入糖化酶，糖化酶的加入重量为稀释浆液重量的0.3wt％，在30℃下保温100h，得到待发酵液；步骤(5)发酵：向待发酵液中加入已活化的发酵母液进行发酵，发酵48h后，得到发酵浆液；发酵母液的制备方法为：将活性干酵母和黑曲霉的混合菌粉置于无菌水中，在30℃条件下活化1.5h，无菌水与混合菌粉的液固比为10mL/g，活性干酵母与黑曲霉的重量之比为10:1；发酵母液的加入重量为待发酵液重量的8wt％；步骤(6)蒸馏：先将发酵浆液过滤压榨得到发酵粗提液，然后将发酵粗提液转移到蒸馏塔中蒸馏，得到蒸馏乙醇；步骤(7)精馏及脱水：将蒸馏乙醇转移到精馏设备中进一步精馏，并将精馏后的乙醇经脱水剂氧化钙脱水，即得到生物能源乙醇。8.根据权利要求1所述的一种将柿果转化为生物能源乙醇的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述破碎及过滤装置包括除核机构(100)、破碎机构(200)、过滤机构(300)和削皮机构(400)；所述削皮机构(400)的出料口与所述除核机构(100)的进料口连接，所述除核机构(100)的出料口与所述破碎机构(200)的进料口连接且流体导通，所述破碎机构(200)的出料口与所述过滤机构(300)的进料口连接且流体导通；所述除核机构(100)包括除核箱(101)、螺纹杆(102)、电机(103)、螺纹筒(104)、除核筒(105)、压伸弹簧(106)、脱落板(107)、滑环(108)、弧环(109)、固定环(110)、压缩弹簧(111)、固定板(112)、第一气缸(113)、防滑纹(114)、环形传送带(115)、操作台(116)、流通孔(117)、传送箱(118)、导流板(119)、第一传送带(120)、剥离箱(121)、剥离轴(122)、螺纹刀(123)和回收孔(124)；所述螺纹杆(102)转动连接在所述除核箱(101)的内顶壁，所述电机(103)的输出端与所述螺纹杆(102)的一端固定连接，所述电机(103)位于所述除核箱(101)的顶部，所述螺纹杆(102)的另一端转动连接在所述螺纹筒(104)一端的内部，所述螺纹筒(104)的另一端通过轴承与所述除核筒(105)转动连接，所述除核筒(105)位于所述除核箱(101)的内顶部，所述压伸弹簧(106)的一端与所述除核筒(105)的内顶壁固定连接，所述压伸弹簧(106)的另一端与所述脱落板(107)的一端面固定连接，所述滑环(108)滑动连接在所述除核筒(105)的外表面，所述弧环(109)一端与所述滑板(108)的外壁固定连接；所述固定环(110)的外壁与所述压缩弹簧(111)的一端固定连接，所述固定环(110)的形状呈弧形，所述固定环(110)的数量为两块，两块所述固定环(110)相对安装且形成环盘，所述压缩弹簧(111)的另一端与所述固定板(112)的一端固定连接，所述固定板(112)的数量为两块，两块所述固定板(112)相对安装，所述固定板(112)相对的侧面的一端通过所述第一气缸(113)的输出端连接，所述防滑纹(114)位于所述固定环(110)的内侧，所述固定板(112)位于所述环形传送带(115)的外表面，所述环形传送带(115)的一端穿过所述除核箱(101)一端的内部，所述除核筒(105)安装在所述环形传送带(115)位于所述除核箱(101)内部一端的顶部，所述操作台(116)安装在所述环形传送带(115)位于所述除核箱(101)内部一端的底部，所述流通孔(117)位于所述操作台(116)的内壁，所述流通孔(117)与所述传送箱(118)连接且流体导通，所述操作台(116)固定安装在所述传送箱(118)的顶部，所述传送
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁松锋，黄琳，樊雄飞，李华威，李芳东，罗颖，韩卫娟，傅建敏，张嘉嘉，朱高浦，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院经济林研究所，
类型：发明
国别省市：