乙醇技術(shù)專利信息分析

佘麗娜，張 俐，趙 珂

(1 云南省科技情報(bào)研究院，云南 昆明 650051；2 昆明理工大學(xué)城市學(xué)院，云南 昆明 650051)

?

乙醇技術(shù)專利信息分析

佘麗娜1，張 俐1，趙 珂2

(1 云南省科技情報(bào)研究院，云南 昆明 650051；2 昆明理工大學(xué)城市學(xué)院，云南 昆明 650051)

分析了乙醇技術(shù)專利總體趨勢(shì)、前十名申請(qǐng)人構(gòu)成和IPC分類情況。主要結(jié)論如下：①天津大學(xué)49件專利位居第一，美國(guó)納幕爾杜邦公司和蘇州艾杰生物科技有限公司兩家外資企業(yè)，平均專利年齡數(shù)最長(zhǎng)。②IPC分類集中在C07C(無(wú)環(huán)或碳環(huán)化合物)和C12P(發(fā)酵或使用酶的方法合成目標(biāo)化合物或組合物或從外消旋混合物中分離旋光異構(gòu)體)，分別為57項(xiàng)和69項(xiàng)。需利用五碳糖和六碳糖的高發(fā)酵酵母菌，優(yōu)化發(fā)酵工藝；以及加強(qiáng)在非糧作物的乙醇技術(shù)研發(fā)。

乙醇；前十名；申請(qǐng)人；IPC分類

目前，在生物能源研究開發(fā)領(lǐng)域，對(duì)乙醇的開發(fā)是研究重點(diǎn)，很多國(guó)家和地區(qū)在實(shí)行乙醇汽油計(jì)劃，乙醇領(lǐng)域的專利數(shù)量迅速增長(zhǎng)。2007年6月，國(guó)務(wù)院召開了關(guān)于可再生能源的會(huì)議，制定了必須服從于糧食安全大前提，“不得占用耕地、不得消耗糧食、不得破壞生態(tài)環(huán)境”原則下重點(diǎn)發(fā)展以薯類、甜高粱、植物秸稈及其他纖維素等非糧原料制取燃料乙醇技術(shù)的政策[1-2]。2011年12月，國(guó)家能源局發(fā)布的《國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃》[3]中劃分了4個(gè)重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，包括纖維素水解制備液體燃料及其綜合利用示范工程、爭(zhēng)取在2021年達(dá)開發(fā)以木質(zhì)纖維素為原料生產(chǎn)醇、丁醇等液體燃料及適應(yīng)多種非糧原料的先進(jìn)生物燃料產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)。

本文采用國(guó)知局專利信息數(shù)據(jù)庫(kù)(截止2012年7月22日)，對(duì)我國(guó)現(xiàn)有乙醇相關(guān)技術(shù)的專利申請(qǐng)情況進(jìn)行了全面檢索，共得到了1834條有效數(shù)據(jù)。由于專利申請(qǐng)有18個(gè)月的公布周期，目前檢索到的數(shù)據(jù)要少于實(shí)際數(shù)據(jù)。

1 總體趨勢(shì)分析

圖1表明，乙醇專利總體趨勢(shì)為2000年前乙醇專利的申請(qǐng)量和公開量很少，增長(zhǎng)幅度平穩(wěn)，2000年后乙醇專利申請(qǐng)和公開數(shù)逐漸開始大幅度上升，2008年增長(zhǎng)幅度達(dá)到頂峰。這個(gè)時(shí)期，乙醇技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟并具備大規(guī)模應(yīng)用條件，根據(jù)生物乙醇的專利文獻(xiàn)量變化趨勢(shì)來(lái)看，該生產(chǎn)技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展迅速的一項(xiàng)新技術(shù)。生產(chǎn)技術(shù)的不斷突破，將燃料乙醇的產(chǎn)業(yè)化推向了一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的潮流之中。

圖1 乙醇專利總體趨勢(shì)分析

2 申請(qǐng)人趨勢(shì)分析

從圖2中可以看出，我國(guó)乙醇專利申請(qǐng)?jiān)跀?shù)量上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，美國(guó)納幕爾杜邦公司是申請(qǐng)最早和早期申請(qǐng)量最多的公司，在1989-1991年之間為8項(xiàng)，說(shuō)明該企業(yè)前期搶占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)意識(shí)很強(qiáng)。浙江大學(xué)和清華大學(xué)申請(qǐng)同期也有1～2項(xiàng)專利申請(qǐng)，起步較早，活動(dòng)年期為7～10年，但后期申請(qǐng)量少，增速平緩。

圖2 乙醇專利申請(qǐng)人趨勢(shì)分析

形成了鮮明對(duì)比的是，活動(dòng)年期僅為2年的中糧集團(tuán)有限公司在2007-2008年高峰申請(qǐng)時(shí)期，申請(qǐng)量最多，共33項(xiàng)。依次是活動(dòng)年期為8年的天津大學(xué)2007-2009年申請(qǐng)了29項(xiàng)。再次是活動(dòng)年期為3年的蘇州艾杰生物科技有限公司2007-2008年為23項(xiàng)。這三家單位前期申請(qǐng)量很少或?yàn)?，為后來(lái)居上。專利申請(qǐng)能如實(shí)反映出企業(yè)研發(fā)與創(chuàng)新的力度，重視研發(fā)與創(chuàng)新是這三家單主力軍取得成功并保持國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位的決定性因素。

3 申請(qǐng)人綜合分析

表1 乙醇專利申請(qǐng)人綜合分析

表1顯示，前十位申請(qǐng)人中，總體局面為我國(guó)自主控制了國(guó)內(nèi)乙醇生產(chǎn)技術(shù)，除了美國(guó)納幕爾杜邦公司作為外國(guó)在中國(guó)申請(qǐng)乙醇的相關(guān)專利外，其余8位均為國(guó)企或知名研究院所和高校。值得注意的是，蘇州艾杰生物科技有限公司是一家專業(yè)從事診斷試劑研發(fā)的中美合資企業(yè)。天津大學(xué)專利件數(shù)位居第一，而且發(fā)明人數(shù)量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。平均專利年齡最長(zhǎng)的是美國(guó)納幕爾杜邦公司為9年，說(shuō)明美國(guó)納幕爾杜邦公司維護(hù)專利的意識(shí)和投入很強(qiáng)；國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的浙江大學(xué)和清華大學(xué)分別為8年和6年，與其申請(qǐng)起步較早有關(guān)。而天津大學(xué)雖然申請(qǐng)量多，占據(jù)乙醇專利申請(qǐng)總量的3.78%，如前述的專利活動(dòng)期也較長(zhǎng)，但平均專利年齡較短。

4 主要IPC技術(shù)構(gòu)成分析

對(duì)申請(qǐng)數(shù)量前十位的乙醇技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利IPC構(gòu)成分析[4]，見圖3?？梢钥吹?，乙醇發(fā)明專利的研發(fā)熱點(diǎn)主要集中在C12P和C07C兩個(gè)領(lǐng)域：C12P(發(fā)酵或使用酶的方法合成目標(biāo)化合物或組合物或從外消旋混合物中分離旋光異構(gòu)體)技術(shù)領(lǐng)域集中了29%的專利；C07C(無(wú)環(huán)或碳環(huán)化合物)領(lǐng)域集中了26%的專利。另外，C12N(生物或酶；其組合物；繁殖、保藏或維持微生物；變異或遺傳工程；培養(yǎng)基)為8%；B01J(化學(xué)或物理方法，例如，催化作用、膠體化學(xué)；其有關(guān)設(shè)備),A61K(A61K 醫(yī)用、牙科用或梳妝用的配制品)；C01L(不包含在其他類目中的燃料；天然氣)分別占到7%。

在纖維素乙醇研發(fā)方面，預(yù)處理和發(fā)酵相關(guān)的纖維素酶等酶制劑開發(fā)上處于領(lǐng)先地位，目前諾維信公司和杰能科公司占據(jù)全球酶制劑市場(chǎng)份額的一半以上，并擁有全球最先進(jìn)的研究設(shè)施和菌種庫(kù)。Iogen公司在纖維素乙醇生產(chǎn)領(lǐng)域的EcoEthanolTM技術(shù)分析表明，預(yù)處理和酶水解工藝是纖維素乙醇生產(chǎn)發(fā)展的核心。

圖3 乙醇專利主要IPC技術(shù)構(gòu)成分析

5 申請(qǐng)人構(gòu)成分析

以專利數(shù)量前十名的申請(qǐng)人為對(duì)象，進(jìn)行申請(qǐng)人乙醇專利構(gòu)成分析，見圖4。

天津大學(xué)、中糧集團(tuán)有限公司、中國(guó)石油化工股份有限公司分別占據(jù)前十名專利申請(qǐng)總量21%、14%、11%的份額，是乙醇技術(shù)領(lǐng)域的前三強(qiáng)。其中天津大學(xué)占有絕對(duì)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。天津大學(xué)石油化工技術(shù)開發(fā)中心開發(fā)的可使木薯經(jīng)過(guò)加工變成燃料乙醇的技術(shù)，相繼成功開發(fā)了“雙酶法低溫液化技術(shù)”、“大罐連續(xù)濃醪發(fā)酵技術(shù)”、“超大型連續(xù)生物反應(yīng)器放大技術(shù)”、“復(fù)雜塔系熱耦合精餾技術(shù)”、“超大型混合內(nèi)件技術(shù)”、“高純度酒精差壓精餾技術(shù)”、“廢醪液治理及綜合利用技術(shù)”及“高效變壓變溫分子篩吸附脫水技術(shù)”等多項(xiàng)燃料乙醇生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，目前已應(yīng)用于中糧集團(tuán)在廣西北海建成的20萬(wàn)噸/年燃料乙醇項(xiàng)目中，成為國(guó)內(nèi)第一個(gè)以木薯為原料的燃料乙醇項(xiàng)目。這套目前世界上單套規(guī)模最大的木薯燃料乙醇生產(chǎn)裝置的成功運(yùn)行，標(biāo)志著中國(guó)已形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的木薯燃料乙醇成套技術(shù)，為我國(guó)生物質(zhì)能源原料的“非糧”化闖出了一條新路。中糧集團(tuán)有限公司主要集中在采用木薯或薯類制備乙醇的技術(shù)，將粉碎后的產(chǎn)物與酶混合、酶解；對(duì)得到的酶解產(chǎn)物進(jìn)行發(fā)酵，從發(fā)酵產(chǎn)物中分離乙醇，同時(shí)對(duì)廢水進(jìn)行固液分離處理。

圖4 乙醇專利申請(qǐng)人構(gòu)成分析

中國(guó)石油化工股份有限公司集中在乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的流化裝置和工藝方法。美國(guó)納幕爾杜邦公司最早的乙醇專利為1,1-二氯-1-氟乙烷和甲醇乙醇共沸組合物。近幾年技術(shù)為“由含水或無(wú)水乙醇制備燃料添加劑二丁基醚、生產(chǎn)乙醇酸的固定的微生物腈水解酶的改進(jìn)”。

云南省關(guān)于乙醇技術(shù)的研究起步較晚，目前僅有昆明理工大學(xué)和云南師范大學(xué)共6項(xiàng)專利，主要為“乙醇發(fā)酵厭氧高溫菌培養(yǎng)基”、“從淡酒液中解吸回收乙醇的方法”、“一種微波解吸載乙醇活性炭的裝置”，專利申請(qǐng)數(shù)量和技術(shù)均與先進(jìn)水平差距很大。

6 申請(qǐng)人IPC構(gòu)成分析

前十名申請(qǐng)人IPC(如圖5)主要集中在C07C(無(wú)環(huán)或碳環(huán)化合物)和C12P(C12P 發(fā)酵或使用酶的方法合成目標(biāo)化合物或組合物或從外消旋混合物中分離旋光異構(gòu)體)，分別為57項(xiàng)和69項(xiàng)。各申請(qǐng)人在乙醇技術(shù)研發(fā)方向上也有差異：天津大學(xué)和中國(guó)石油化工股份有限公司主要在C07C(無(wú)環(huán)或碳環(huán)化合物)；中糧集團(tuán)在C12P(C12P、發(fā)酵或使用酶的方法合成目標(biāo)化合物或組合物或從外消旋混合物中分離旋光異構(gòu)體)；中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所集中在B01J(化學(xué)或物理方法，例如，催化作用、膠體化學(xué)；其有關(guān)設(shè)備)。蘇州艾杰生物科技有限公司僅在G01N(借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來(lái)測(cè)試或分析材料)申請(qǐng)了23項(xiàng)專利，基本為乙醇診斷測(cè)定試劑(盒)及乙醇濃度測(cè)定方法。美國(guó)納幕爾杜邦公司亦集中在C12P(C12P發(fā)酵或使用酶的方法合成目標(biāo)化合物或組合物或從外消旋混合物中分離旋光異構(gòu)體)。

圖5 乙醇專利申請(qǐng)人構(gòu)成分析

7 結(jié)論和建議

根據(jù)采用國(guó)知局專利信息分析軟件，對(duì)乙醇專利的進(jìn)行檢索和各指標(biāo)分析，得出本研究的主要結(jié)論：

(1)中國(guó)乙醇產(chǎn)業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速，2008年增長(zhǎng)幅度最大。活動(dòng)年期僅為2年的中糧集團(tuán)有限公司在2007-2008年申請(qǐng)量最多，共33項(xiàng)。

(2)前十位申請(qǐng)人中，僅有美國(guó)納幕爾杜邦公司和蘇州艾杰生物科技有限公司兩家外資企業(yè)，絕大部分專利均為我國(guó)企業(yè)和科研院所申請(qǐng)。天津大學(xué)49件專利位居第一，而且發(fā)明人數(shù)量占據(jù)對(duì)優(yōu)勢(shì)。但美國(guó)納幕爾杜邦公司在華申請(qǐng)最早，維護(hù)專利的意識(shí)和投入很強(qiáng)，平均專利年齡數(shù)最長(zhǎng)。中國(guó)研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)專利的維護(hù)和持續(xù)的研發(fā)，極大程度挖掘我國(guó)乙醇專利的產(chǎn)業(yè)效益。

(3)前十位申請(qǐng)專利IPC主要集中在C07C(無(wú)環(huán)或碳環(huán)化合物)和C12P(C12P 發(fā)酵或使用酶的方法合成目標(biāo)化合物或組合物或從外消旋混合物中分離旋光異構(gòu)體)，分別為57項(xiàng)和69項(xiàng)，但未構(gòu)成密集專利網(wǎng)絡(luò)，很多領(lǐng)域尚有極大研發(fā)空間?？梢灶A(yù)見大量乙醇專利技術(shù)熱點(diǎn)和難點(diǎn)仍將集中在木質(zhì)纖維原料轉(zhuǎn)化乙醇，開發(fā)高效的纖維素酶，采用濃醪發(fā)酵技術(shù)，選育能利用五碳糖和六碳糖的高發(fā)酵水平的酵母菌，優(yōu)化發(fā)酵設(shè)備和發(fā)酵工藝。

(4)我省昆明理工大學(xué)和云南師范大學(xué)2008年起才開始申請(qǐng)專利，數(shù)量和技術(shù)均與先進(jìn)水平差距很大。建議發(fā)揮我省蔗糖資源豐富優(yōu)勢(shì)，利用多種淀粉質(zhì)或糖質(zhì)原料，加強(qiáng)在非糧作物的乙醇技術(shù)研發(fā)，開發(fā)利用廢醪液和微生物發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的技術(shù)。

[1] 胡婷婷,吳潔霞,鐘雪梅,等.燃料乙醇技術(shù)領(lǐng)域中國(guó)專利分析及廣西相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策[J].廣西輕工業(yè),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] 國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃，國(guó)能科技[2011]395 號(hào)，2011-12.

[4] WTO.國(guó)際專利分類表(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

佘麗娜(1979-)，女，博士，副研究員，從事科技情報(bào)信息研究。

趙珂(1978-)，碩士，從事信號(hào)與信息處理。

TQ914.1

B

1001-9677(2016)019-0036-03