乙醇技术专利信息分析

佘丽娜，张 俐，赵 珂

(1 云南省科技情报研究院，云南 昆明 650051；2 昆明理工大学城市学院，云南 昆明 650051)



乙醇技术专利信息分析

佘丽娜1，张 俐1，赵 珂2

(1 云南省科技情报研究院，云南 昆明 650051；2 昆明理工大学城市学院，云南 昆明 650051)

分析了乙醇技术专利总体趋势、前十名申请人构成和IPC分类情况。主要结论如下：①天津大学49件专利位居第一，美国纳幕尔杜邦公司和苏州艾杰生物科技有限公司两家外资企业，平均专利年龄数最长。②IPC分类集中在C07C(无环或碳环化合物)和C12P(发酵或使用酶的方法合成目标化合物或组合物或从外消旋混合物中分离旋光异构体)，分别为57项和69项。需利用五碳糖和六碳糖的高发酵酵母菌，优化发酵工艺；以及加强在非粮作物的乙醇技术研发。

乙醇；前十名；申请人；IPC分类

目前，在生物能源研究开发领域，对乙醇的开发是研究重点，很多国家和地区在实行乙醇汽油计划，乙醇领域的专利数量迅速增长。2007年6月，国务院召开了关于可再生能源的会议，制定了必须服从于粮食安全大前提，“不得占用耕地、不得消耗粮食、不得破坏生态环境”原则下重点发展以薯类、甜高粱、植物秸秆及其他纤维素等非粮原料制取燃料乙醇技术的政策[1-2]。2011年12月，国家能源局发布的《国家能源科技“十二五”规划》[3]中划分了4个重点技术领域，包括纤维素水解制备液体燃料及其综合利用示范工程、争取在2021年达开发以木质纤维素为原料生产醇、丁醇等液体燃料及适应多种非粮原料的先进生物燃料产业化关键技术。

本文采用国知局专利信息数据库(截止2012年7月22日)，对我国现有乙醇相关技术的专利申请情况进行了全面检索，共得到了1834条有效数据。由于专利申请有18个月的公布周期，目前检索到的数据要少于实际数据。

1 总体趋势分析

图1表明，乙醇专利总体趋势为2000年前乙醇专利的申请量和公开量很少，增长幅度平稳，2000年后乙醇专利申请和公开数逐渐开始大幅度上升，2008年增长幅度达到顶峰。这个时期，乙醇技术已经相对成熟并具备大规模应用条件，根据生物乙醇的专利文献量变化趋势来看，该生产技术是近年来发展迅速的一项新技术。生产技术的不断突破，将燃料乙醇的产业化推向了一个不可逆转的潮流之中。

图1 乙醇专利总体趋势分析

2 申请人趋势分析

从图2中可以看出，我国乙醇专利申请在数量上占有绝对优势，美国纳幕尔杜邦公司是申请最早和早期申请量最多的公司，在1989-1991年之间为8项，说明该企业前期抢占国内市场意识很强。浙江大学和清华大学申请同期也有1～2项专利申请，起步较早，活动年期为7～10年，但后期申请量少，增速平缓。

图2 乙醇专利申请人趋势分析

形成了鲜明对比的是，活动年期仅为2年的中粮集团有限公司在2007-2008年高峰申请时期，申请量最多，共33项。依次是活动年期为8年的天津大学2007-2009年申请了29项。再次是活动年期为3年的苏州艾杰生物科技有限公司2007-2008年为23项。这三家单位前期申请量很少或为0，为后来居上。专利申请能如实反映出企业研发与创新的力度，重视研发与创新是这三家单主力军取得成功并保持国内领先地位的决定性因素。

3 申请人综合分析

表1 乙醇专利申请人综合分析

表1显示，前十位申请人中，总体局面为我国自主控制了国内乙醇生产技术，除了美国纳幕尔杜邦公司作为外国在中国申请乙醇的相关专利外，其余8位均为国企或知名研究院所和高校。值得注意的是，苏州艾杰生物科技有限公司是一家专业从事诊断试剂研发的中美合资企业。天津大学专利件数位居第一，而且发明人数量占绝对优势。平均专利年龄最长的是美国纳幕尔杜邦公司为9年，说明美国纳幕尔杜邦公司维护专利的意识和投入很强；国内最长的浙江大学和清华大学分别为8年和6年，与其申请起步较早有关。而天津大学虽然申请量多，占据乙醇专利申请总量的3.78%，如前述的专利活动期也较长，但平均专利年龄较短。

4 主要IPC技术构成分析

对申请数量前十位的乙醇技术领域进行专利IPC构成分析[4]，见图3。可以看到，乙醇发明专利的研发热点主要集中在C12P和C07C两个领域：C12P(发酵或使用酶的方法合成目标化合物或组合物或从外消旋混合物中分离旋光异构体)技术领域集中了29%的专利；C07C(无环或碳环化合物)领域集中了26%的专利。另外，C12N(生物或酶；其组合物；繁殖、保藏或维持微生物；变异或遗传工程；培养基)为8%；B01J(化学或物理方法，例如，催化作用、胶体化学；其有关设备),A61K(A61K 医用、牙科用或梳妆用的配制品)；C01L(不包含在其他类目中的燃料；天然气)分别占到7%。

在纤维素乙醇研发方面，预处理和发酵相关的纤维素酶等酶制剂开发上处于领先地位，目前诺维信公司和杰能科公司占据全球酶制剂市场份额的一半以上，并拥有全球最先进的研究设施和菌种库。Iogen公司在纤维素乙醇生产领域的EcoEthanolTM技术分析表明，预处理和酶水解工艺是纤维素乙醇生产发展的核心。

图3 乙醇专利主要IPC技术构成分析

5 申请人构成分析

以专利数量前十名的申请人为对象，进行申请人乙醇专利构成分析，见图4。

天津大学、中粮集团有限公司、中国石油化工股份有限公司分别占据前十名专利申请总量21%、14%、11%的份额，是乙醇技术领域的前三强。其中天津大学占有绝对研发和产业优势。天津大学石油化工技术开发中心开发的可使木薯经过加工变成燃料乙醇的技术，相继成功开发了“双酶法低温液化技术”、“大罐连续浓醪发酵技术”、“超大型连续生物反应器放大技术”、“复杂塔系热耦合精馏技术”、“超大型混合内件技术”、“高纯度酒精差压精馏技术”、“废醪液治理及综合利用技术”及“高效变压变温分子筛吸附脱水技术”等多项燃料乙醇生产关键技术，目前已应用于中粮集团在广西北海建成的20万吨/年燃料乙醇项目中，成为国内第一个以木薯为原料的燃料乙醇项目。这套目前世界上单套规模最大的木薯燃料乙醇生产装置的成功运行，标志着中国已形成了具有自主知识产权的木薯燃料乙醇成套技术，为我国生物质能源原料的“非粮”化闯出了一条新路。中粮集团有限公司主要集中在采用木薯或薯类制备乙醇的技术，将粉碎后的产物与酶混合、酶解；对得到的酶解产物进行发酵，从发酵产物中分离乙醇，同时对废水进行固液分离处理。

图4 乙醇专利申请人构成分析

中国石油化工股份有限公司集中在乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的流化装置和工艺方法。美国纳幕尔杜邦公司最早的乙醇专利为1,1-二氯-1-氟乙烷和甲醇乙醇共沸组合物。近几年技术为“由含水或无水乙醇制备燃料添加剂二丁基醚、生产乙醇酸的固定的微生物腈水解酶的改进”。

云南省关于乙醇技术的研究起步较晚，目前仅有昆明理工大学和云南师范大学共6项专利，主要为“乙醇发酵厌氧高温菌培养基”、“从淡酒液中解吸回收乙醇的方法”、“一种微波解吸载乙醇活性炭的装置”，专利申请数量和技术均与先进水平差距很大。

6 申请人IPC构成分析

前十名申请人IPC(如图5)主要集中在C07C(无环或碳环化合物)和C12P(C12P 发酵或使用酶的方法合成目标化合物或组合物或从外消旋混合物中分离旋光异构体)，分别为57项和69项。各申请人在乙醇技术研发方向上也有差异：天津大学和中国石油化工股份有限公司主要在C07C(无环或碳环化合物)；中粮集团在C12P(C12P、发酵或使用酶的方法合成目标化合物或组合物或从外消旋混合物中分离旋光异构体)；中国科学院大连化学物理研究所集中在B01J(化学或物理方法，例如，催化作用、胶体化学；其有关设备)。苏州艾杰生物科技有限公司仅在G01N(借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料)申请了23项专利，基本为乙醇诊断测定试剂(盒)及乙醇浓度测定方法。美国纳幕尔杜邦公司亦集中在C12P(C12P发酵或使用酶的方法合成目标化合物或组合物或从外消旋混合物中分离旋光异构体)。

图5 乙醇专利申请人构成分析

7 结论和建议

根据采用国知局专利信息分析软件，对乙醇专利的进行检索和各指标分析，得出本研究的主要结论：

(1)中国乙醇产业起步较晚，但发展迅速，2008年增长幅度最大。活动年期仅为2年的中粮集团有限公司在2007-2008年申请量最多，共33项。

(2)前十位申请人中，仅有美国纳幕尔杜邦公司和苏州艾杰生物科技有限公司两家外资企业，绝大部分专利均为我国企业和科研院所申请。天津大学49件专利位居第一，而且发明人数量占据对优势。但美国纳幕尔杜邦公司在华申请最早，维护专利的意识和投入很强，平均专利年龄数最长。中国研发机构应该加强对专利的维护和持续的研发，极大程度挖掘我国乙醇专利的产业效益。

(3)前十位申请专利IPC主要集中在C07C(无环或碳环化合物)和C12P(C12P 发酵或使用酶的方法合成目标化合物或组合物或从外消旋混合物中分离旋光异构体)，分别为57项和69项，但未构成密集专利网络，很多领域尚有极大研发空间。可以预见大量乙醇专利技术热点和难点仍将集中在木质纤维原料转化乙醇，开发高效的纤维素酶，采用浓醪发酵技术，选育能利用五碳糖和六碳糖的高发酵水平的酵母菌，优化发酵设备和发酵工艺。

(4)我省昆明理工大学和云南师范大学2008年起才开始申请专利，数量和技术均与先进水平差距很大。建议发挥我省蔗糖资源丰富优势，利用多种淀粉质或糖质原料，加强在非粮作物的乙醇技术研发，开发利用废醪液和微生物发酵生产燃料乙醇的技术。

[1] 胡婷婷,吴洁霞,钟雪梅,等.燃料乙醇技术领域中国专利分析及广西相关产业发展的对策[J].广西轻工业,2010,26(9):15-16,47.

[2] JANUSZ S/AN F．Technology for conversion of lingo-cellu-losic bio-mass to ethanol EJ].Biomass and Bioenergy,1996,10(5-6):367-375．

[3] 国家能源科技“十二五”规划，国能科技[2011]395 号，2011-12.

[4] WTO.国际专利分类表(第8)[EB/OL].[2011-6-06]http://www.wipo.int/classifications/ipc/en.

Patent Information Analysis of Ethanol Technology

SHELi-na1,ZHANGLi1,ZHAOKe2

(1 Yunnan Academy of Scientific & Technical Information, Yunnan Kunming 650051;2 City College, Kunming University of Science and Technology, Yunnan Kunming 650051, China)

Ethanol technology patents were analyzed overall trends, top 10 applicant form and the IPC classification were also analyzed.Analysis results showed that Tianjin University had 49 patents and ranked the first, the two foreign enterprises, the Curtain, Dupont and Suzhou Agee Biological Technology Co., Ltd., had the longest average age.IPC was mainly concentrated in the C07C (no ring or carbon ring compounds) and C12P (used the method of enzyme fermentation or synthetic compounds or combination or separation of racemic mixture of optically active isomers), 57 and 69, respectively.High sugar fermentation yeast of five or six carbon sugar was needed to be used, and fermentation process was optimized.The ethanol technology research and development in non-staple crops were also strengthened.

ethanol; top 10; applicant; IPC classification

佘丽娜(1979-)，女，博士，副研究员，从事科技情报信息研究。

赵珂(1978-)，硕士，从事信号与信息处理。

TQ914.1

B

1001-9677(2016)019-0036-03