本发明专利技术公开一种以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其包括：将沙枣果进行果肉和果核分离，获得沙枣果肉粉和沙枣果核；将沙枣果肉粉进行生物转化，获得乙醇和蛋白饲料；将沙枣果核进行压榨和提油，获得果仁油和果核残渣；将果仁油进行环氧化，获得环氧增塑剂；将果核残渣进行碳化，获得活性炭。本发明专利技术通过本发明专利技术充分利用沙枣果中可发酵糖、淀粉、纤维素、木质素等组分，特定配比的淀粉酶和纤维素酶可将淀粉和纤维素转化为单糖，提高乙醇得率，菌体发酵过程中利用硫酸铵生长获得蛋白饲料，优选的甲酸、硫酸和过氧化氢用量可优化环氧化的反应速率和反应选择性，以获得较高环氧值的环氧增塑剂。塑剂。塑剂。
【技术实现步骤摘要】
一种以沙枣果为原料的综合生物炼制方法及其制备方法
[0001]本专利技术涉及生物化工
，具体涉及一种以非粮作物沙枣果为原料的综合生物炼制方法，以转化生产乙醇、蛋白饲料、环氧增塑剂和活性炭，获得的乙醇可用作绿色可再生能源、蛋白饲料用于动物饲料添加剂，环氧增塑剂用作环保型绿色增塑剂，活性炭可作为吸附剂。
技术介绍
[0002]随着国内外对能源依存度的提高与化石能源日益枯竭的矛盾不断加剧，且化石能源利用、燃烧过程中所产生的环境问题，例如土壤污染、水污染、空气污染等问题日益凸显，使得燃料乙醇为代表之一的生物替代能源的开发受到国内外的关注度广泛提升。目前生物燃料乙醇的生产原料主要有粮食作物、木质纤维素类生物质以及非粮作物。粮食作物如小麦、玉米等转化燃料乙醇存在“与人争粮、与粮争地”的问题，与国情相悖；木质纤维素类生物质如秸秆、农林废弃物等转化燃料乙醇因木质纤维素类生物质结构复杂、多变，使得其转化乙醇的过程能耗较高，经济效益难以提升，瓶颈限制较多；非粮作物如木薯等转化燃料乙醇，既解决了“与人争粮、与粮争地”的问题，又能解决燃料乙醇转化效率低、瓶颈因素多的问题，故目前倾向于选取非粮作物作为原料以综合炼制。
[0003]沙枣可以利用边际土地，具有耐干旱、盐碱等优良特性，多种植于沙漠等地，可以起到防风固沙、防止水土流失的作用。沙枣在我国东北、华北、西北等地区已有大量种植用于防风固沙，已成为一种丰富的自然资源。沙枣果实可以食用，但口感随树种和产地变化很大，通常用作饲料喂养牲口。如能将沙枣果综合利用获得多种产品，则可进一步提高沙枣种植的经济价值。因此，本专利技术提供了一种沙枣果实生物炼制的方法，将沙枣果转化为多种产品，实现沙枣果的综合利用，提高其经济效益。
技术实现思路
[0004]为了克服上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，以转化生产乙醇、蛋白饲料、环氧增塑剂和活性炭。本专利技术提供的方法是基于以下分析和认识开发的。
[0005]沙枣果实富含可发酵糖含量，并且含有一定量的淀粉和纤维素。这些可发酵糖和聚糖可以被微生物用作碳源进行发酵转化，例如通过酿酒酵母发酵转化为乙醇。乙醇可作为绿色的燃料与汽油混合后作为能源使用。沙枣果实内的抗氧化物、微量元素等含量较高，发酵后的固体残余物可以与酵母菌体一起用作动物饲料。此外，沙枣果核中的果仁油富含不饱和双键，可通过环氧化制备环氧增塑剂，进而取代环氧大豆油等食用油来源所制的环氧增塑剂。而沙枣果核富含木质素，是制备活性炭的优良原料。因此，通过生物炼制技术可以实现沙枣果转化生产多种产品，显著提高过程的经济效益。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其包括以下步骤：
[0008]步骤1，将沙枣果进行果肉和果核分离，获得沙枣果肉粉和沙枣果核；
[0009]步骤2，将所述沙枣果肉粉进行生物转化，获得乙醇和蛋白饲料；
[0010]步骤3，将所述沙枣果核进行压榨和提油，获得果仁油和果核残渣；
[0011]步骤4，将所述果仁油进行环氧化，获得环氧增塑剂；
[0012]步骤5，将所述果核残渣进行碳化，获得活性炭。
[0013]上述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其中所述步骤1中果肉和果核分离是通过机械碾磨实现的；任选地，所述碾磨是在常温下进行的。由于果肉和果核的硬度不同，通过简单的机械粉碎即可实现果肉和果核的分离，并且为了避免粉碎过程中带来的糖损失，本专利技术优选的粉碎过程在常温下进行。
[0014]上述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其中所述步骤2中生物转化获得乙醇是在淀粉酶和纤维素酶催化下反应获得的；生物转化获得蛋白饲料是在硫酸铵培养基中利用酿酒酵母发酵获得的。
[0015]上述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其中所述步骤2中将所述沙枣果肉粉进行生物转化是通过如下步骤实现的：
[0016]步骤2
‑
1，向所述沙枣果肉粉中添加质量分数为1
‑
3％淀粉酶和0.5
‑
2％纤维素酶，于固液质量比为1:10
‑
1:20、温度为15
‑
90℃、搅拌速率为100
‑
1000rpm的条件下处理20
‑
150分钟，获得液固混合物；
[0017]步骤2
‑
2，向所述液固混合物中添加质量分数为1
‑
3％的硫酸铵，并接种质量分数为1
‑
5％的酿酒酵母，于温度为30
‑
35℃、pH为4.5
‑
6.0的条件下发酵12
‑
72小时，获得醪液；
[0018]步骤2
‑
3，将所述醪液进行液固分离，所得液相通过精馏和脱水制得无水乙醇，所得固相经干燥获得蛋白饲料。
[0019]沙枣果肉粉中含有大量的可发酵糖，主要为葡萄糖和果糖，这部分糖可以被酿酒酵母直接利用转化为乙醇。但果肉粉中的淀粉和纤维素不能被酵母直接利用，需要先糖化为单糖，例如葡萄糖。因此，通过添加质量分数为1
‑
3％的淀粉酶和0.5
‑
2％纤维素酶可以将淀粉和纤维素转化为单糖，提高乙醇的得率。同时，菌体发酵过程中利用硫酸铵和部分碳源生长获得单细胞蛋白，与发酵残渣一起经干燥后获得蛋白饲料。
[0020]上述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其中所述步骤3中在对所述沙枣果核进行压榨和提油之前，先经过干燥处理；任选地，所述干燥处理的条件为：干燥温度为80
‑
120℃，时间为1
‑
10小时。优选地，所述压榨和提油为物理压榨和溶剂萃取；所述溶剂选自正己烷、环己烷、石油醚、氯仿、丙酮、乙醇、甲醇、乙醚中的一种或多种组合。通过物理压榨和溶剂萃取相结合，可以提高油脂提取率。
[0021]上述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其中所述步骤4中将所述果仁油进行环氧化是通过如下步骤实现的：
[0022]步骤4
‑
1，将果仁油和甲酸混合，以硫酸作为催化剂，在200
‑
800rpm的搅拌速率下，滴入30％过氧化氢后，于20
‑
80℃下反应1
‑
6小时，获得油水混合物；
[0023]步骤4
‑
2，将所述油水混合物进行油水分离，所得油相经过水洗、减压蒸发和干燥后，得到环氧增塑剂。
[0024]上述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其中在所述步骤4
‑
1中，甲酸用量为油脂重量的5
‑
20％，硫酸用量为油脂重量的0.1
‑
0.6％，过氧化氢用量为油脂重量的30
‑
120％。
[0025]此过程中甲酸作为载氧体在自催化和微量硫酸催化下与过氧化氢反应生成过氧甲酸，过氧甲酸进一步与油本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1，将沙枣果进行果肉和果核分离，获得沙枣果肉粉和沙枣果核；步骤2，将所述沙枣果肉粉进行生物转化，获得乙醇和蛋白饲料；步骤3，将所述沙枣果核进行压榨和提油，获得果仁油和果核残渣；步骤4，将所述果仁油进行环氧化，获得环氧增塑剂；步骤5，将所述果核残渣进行碳化，获得活性炭。2.根据权利要求1所述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其特征在于，所述步骤1中果肉和果核分离是通过机械碾磨实现的；任选地，所述碾磨是在常温下进行的。3.根据权利要求1所述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其特征在于，所述步骤2中生物转化获得乙醇是在淀粉酶和纤维素酶催化下反应获得的；生物转化获得蛋白饲料是在硫酸铵培养基中利用酿酒酵母发酵获得的。4.根据权利要求3所述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其特征在于，所述步骤2中将所述沙枣果肉粉进行生物转化是通过如下步骤实现的：步骤2
‑
1，向所述沙枣果肉粉中添加质量分数为1
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3％淀粉酶和0.5
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2％纤维素酶，于固液质量比为1:10
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1:20、温度为15
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90℃、搅拌速率为100
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1000rpm的条件下处理20
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150分钟，获得液固混合物；步骤2
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2，向所述液固混合物中添加质量分数为1
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3％的硫酸铵，并接种质量分数为1
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5％的酿酒酵母，于温度为30
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35℃、pH为4.5
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6.0的条件下发酵12
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72小时，获得醪液；步骤2
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3，将所述醪液进行液固分离，所得液相通过精馏和脱水制得无水乙醇，所得固相经干燥获得蛋白饲料。5.根据权利要求1所述的以沙枣果为原料的综合生物炼制方法，其特征在于，所述步骤3中在对所述沙枣果核进行压榨和提油之前，先经过干燥处理；任选地，所述干燥处理的条件为：干燥温度为80
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120℃，时间为1
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10小时。6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵雪冰，张敬芝，刘同心，李波，戴玲妹，刘德华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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