耐温酵母用于玉米秸秆同步糖化发酵工艺考察

[目的]对耐温酵母用于玉米秸秆同步糖化的发酵工艺进行考察。[方法]研究固液比、初始葡萄糖浓度和酶加入量对纤维素酶水解的影响,并对温度、固液比对中性蒸汽爆破预处理玉米秸秆(PCS)同步糖化发酵的影响和耐温酵母FE-B的同步糖化发酵工艺进行考察。[结果]水解体系中水解速率在一定范围内与酶加入量成正比,但随着酶加入量的增加,酶量对水解速率的贡献逐渐降低;酶解体系中的葡萄糖浓度对纤维素酶的水解速率具有很强的抑制作用,葡萄糖浓度越高,抑制越强;固液比在10%～30%,固含量越高,最终葡萄糖产率越高,且不影响纤维素水解率。利用基于耐温酵母FE-B的同步糖化发酵工艺水解和发酵120 h,反应体系中的乙醇浓度可达6.21%(W/W),纤维素水解率为88.70%。[结论]该研究可为开发木质纤维素生产燃料乙醇提供理论依据。     

木薯粉浓醪酒精同步糖化发酵工艺研究

[目的]为木薯粉浓醪酒精发酵提供理论依据。[方法]以木薯粉为原料进行浓醪酒精发酵,研究了不同温度下的糖化酶活力及糖化规律,并比较了同步糖化发酵与先糖化后发酵工艺的发酵效果。[结果]在40～65℃范围内,糖化酶的活力随温度的升高而升高,温度高于65℃时,酶活力开始降低。60℃时糖化效果最好,0.5h糖化率为48.2%,8h醪液中葡萄糖含量达27.5%,已完全糖化。发酵前4h,同步糖化发酵工艺和先糖化后发酵工艺的发酵速度差别不大,4h后同步糖化工艺的产酒精速度明显优于先糖化发酵工艺。同步糖化发酵工艺中残还原糖、残总糖含量明显低于先糖化后发酵工艺,发酵效率达90.3%。[结论]采用同步糖化发酵工艺进行木薯粉浓醪酒精发酵的效果优于先糖化后发酵工艺。     

纤维素乙醇生物转化工艺的研究进展

以纤维素为原料生产乙醇主要包括预处理、水解和发酵三步重要的生物转化过程。由于纤维素原料本身的结晶度和难于降解性,木质纤维素原料生产乙醇,在水解之前要对原料进行物理法、化学法、物理-化学法和生物法等预处理才能获得较高的转化率;发酵工艺有直接发酵法、间接发酵法、混合菌种发酵法、同步糖化发酵法、非等温同步糖化发酵法和复合水解发酵工艺等。综述了纤维素转化为燃料乙醇的原料预处理方法、糖化发酵工艺以及不同预处理方法、发酵工艺优缺点及适合的原料范围,并提出了纤维素乙醇产业化亟待解决的关键技术,展望了纤维素燃料乙醇的产业化前景。     

木质纤维素产乙醇分步及同步糖化发酵工艺研究

[目的]探究分步糖化发酵和同步糖化发酵工艺在最佳条件下产乙醇的效率。[方法]结合水解、发酵两阶段的最佳条件,设计了分步糖化发酵和同步糖化发酵过程;分步糖化发酵分别采用了水解和发酵过程的最佳条件,同步糖化发酵分别采用了两阶段的最佳温度。[结果]分步糖化发酵过程中,上清液发酵和混合液发酵产乙醇效果无明显差别,其中混合液发酵能更好地发挥酵母菌的活力;同步糖化发酵过程中,35℃条件下乙醇产量更高,其木糖产量高于纯水解过程中的木糖产量。[结论]在试验条件下,同步糖化发酵产乙醇效率高于分步糖化发酵。     

木薯同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺优化

[目的]优化木薯同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺.[方法]在实验室进行发酵试验,通过前期单因素试验的结果选取了3个对发酵结果影响较大的因素：发酵时间、发酵温度、料水比按正交试验设计方案进行发酵条件的优化.[结果]试验表明,3个因素对木薯同步糖化生产燃料乙醇的影响作用的主次顺序为发酵时间、发酵温度、料水比;优化方案为：料水比1∶2.5 g/ml,发酵温度32℃,发酵时间54 h,优化后的发酵结果酒度达到了14.3％ （V/V）,原料转化率达到了30.7％.[结论]研究可为木薯发酵生产燃料乙醇提供理论依据.     

马铃薯淀粉渣制备羧甲基纤维素和羧甲基淀粉混合物的研究

[目的]以马铃薯淀粉渣为原料制备羧甲基纤维素（CMC）和羧甲基淀粉（CMS）混合物。[方法]采用溶媒法,以乙醇为溶剂,氯乙酸为醚化剂,研究醚化过程中各种因素对马铃薯淀粉渣制备CMC和CMS混合物的影响。[结果]马铃薯淀粉渣制备CMC和CMS混合物的最佳工艺条件：M精制原料∶MNaOH∶MClCH2COOH=1.0∶1.2∶1.6,以70%的乙醇溶液为溶剂,碱化温度30℃、时间60 min,醚化温度70℃、时间150 min。按最佳条件制得的CMC和CMS混合物产品各项指标为：黏度3.6-3.9 Pa.s;取代度0.5;pH值7.0-7.5;干燥减量8.0%-8.5%;氯化物含量0.14%-0.18%;铅含量0.001%;砷含量0.000 014%。[结论]在一定程度上解决了马铃薯深加工的环境污染问题,同时大大降低了CMC和CMS的生产成本。     

木薯渣残余淀粉提取与发酵酒精工艺研究

[目的]研究木薯渣残余淀粉的优化提取工艺。[方法]利用α-淀粉酶对木薯渣中残余淀粉进行提取,再将提取液与木薯粉混合进行发酵酒精试验,主要考察固液比、液化保温时间、液化pH值、液化酶用量等因素对提取得率的影响。[结果]木薯渣残余淀粉最佳提取工艺条件是：固液比1∶12,液化保温时间65 min,液化浆料pH值5.8,液化酶用量40 U/g干渣。在此条件下从木薯渣（折干计）中提取得到的液化滤液中固形物得率是60.26%（固形物中含糖64%）。[结论]该研究方法显著降低了木薯酒精生产成本,并为有效利用木薯渣提供了新的途径。     

化学预处理对牧草酶解糖化发酵效果的影响

[目的]研究化学预处理对高丹草、沙打旺、御谷和紫花苜蓿酶解糖化发酵效果的影响,评价4种牧草的能源性。[方法]用不同质量分数的硫酸预处理牧草,测定处理前后纤维素、半纤维素和木质素的含量以及不同发酵时间后的葡萄糖浓度和乙醇浓度。[结果]预处理后,牧草的纤维素含量上升,半纤维素和木质素的含量下降。在柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液体系（pH=4．8）中,经1．0％（W／V）稀酸预处理后,4种牧草的乙醇提取浓度均最高。发酵过程中,葡萄糖浓度和乙醇浓度均先增加后降低,分别在发酵后24和48h达到高峰。[结论]预处理促进了紫花苜蓿、高丹草、御谷、沙打旺的酶解糖化发酵,4种牧草的能源性依次降低。     

薯渣生料发酵制乙醇的节能工艺研究

[目的]提高薯渣制乙醇的产率,并降低该过程的能耗。[方法]以干薯渣为原料,粉碎后加水,经纤维素酶转化,并采用混合菌发酵生产乙醇的新工艺。[结果]乙醇产率达到22.6%以上。与传统工艺相比,产率提高10%以上,能耗降低30%。[结论]新工艺有工业推广价值。     

玉米秸秆纤维素提取工艺优化

[目的]优化提取玉米秸秆纤维素的最佳工艺条件。[方法]采用氢氧化钠-醋酸-亚氯酸钠法提取玉米秸秆纤维素,并用硝酸乙醇法测定纤维素含量。利用单因素试验探讨原料用量、提取时间以及提取温度等因素对产品纤维素含量的影响,并利用正交试验优化工艺条件。[结果]提取玉米秸秆纤维素的最佳工艺条件为:提取过程中,搅拌速度为500 r/min;半纤维素脱除过程中,称取5 g秸秆粉末,NaOH溶液质量分数为9%,提取温度T_1为60℃,提取时间t_1为120 min,将产物洗涤烘干;木质素脱除过程中,取上述产物进行试验,亚氯酸钠用量为1.5 g,醋酸用量为10 m L,提取温度T_2为70℃,提取时间t_2为60 min,将产物洗涤烘干得到纤维素。在此最优工艺条件下,产品纤维素纯度平均可达81.45%,最高可达82.29%,而且经红外分析可发现半纤维素和木质素已基本被去除。[结论]该工艺研究可为玉米秸秆纤维素的批量生产提供理论指导。     

木薯联合产乙醇和产沼气的研究

[目的]找到一种木薯的资源化利用途径。[方法]通过优化现有工艺,提高木薯乙醇的出酒率;同时对酒精废醪液进行沼气发酵,达到资源化利用的效果。[结果]通过添加复合酶制剂以及对各工段进行优化,最终出酒率比现有工艺提高约2个百分点。酒精废醪液发酵产生的沼气能替代酒精生产中的一部分煤,产生的沼液、沼渣可做有机肥,节约成本的同时减轻对环境的污染。[结论]木薯通过发酵产乙醇,产生的废醪液再进行沼气发酵是一种较好的资源化利用途径。     

蔗渣半纤维素·纤维素和木质素分离条件研究

[目的]研究蔗渣中半纤维素、纤维素和木质素的分离条件。[方法]在溶剂-酸-水混合体系中对蔗渣半纤维素、纤维素和木质素进行蒸煮分离,利用单因素试验和响应面分析法对主要影响因素进行分析优化,得到最佳的分离条件。[结果]通过响应面分析法预测最佳的分离工艺条件为溶剂浓度(v/v)69.63%、酸浓度(v/v)6.41%、反应时间4 h,此条件下模型预测的半纤维素水解率为98.07%、纤维素存留率为92.49%、木质素去除率为66.72%,验证试验半纤维素水解率为99.00%、纤维素存留率为92.08%、木质素去除率为67.06%,接近理论值。[结论]研究结果可较好地用于蔗渣半纤维素、纤维素和木质素的分离。     

基于分批添加策略的高浓度玉米生料酒精发酵

[目的]优化高浓度玉米生料酒精发酵的工艺。[方法]在外环流式发酵罐中,考察了起始发酵醪加入量、起始添加时间、添加间隔时间及每批添加量等因素对玉米生料酒精发酵的影响,并将优化工艺应用于高浓度酒精的发酵。[结果]按料水比1.0∶2.3,添加100AUN/g原料的生淀粉酶获得初始发酵醪,取30%加入外环流式发酵罐,接种发酵,至2 h起每30 min添加5%的剩余发酵醪,30℃恒温发酵72 h,发酵终点酒精度达到120.0 g/L,淀粉利用率为90.08%,与普通工艺相比酒精度提高了15.3%。将该工艺进一步应用于高浓度生料酒精发酵,当料水比为1.0∶1.8时,酒精度达到133.6 g/L,淀粉利用率为86.6%。[结论]该试验提出的分批添加强制循环生料酒精发酵工艺能明显提高酒精浓度和淀粉利用率,有利于高效、清洁酒精生产工艺的建立。     

利用碳法滤泥和木薯渣生产有机肥

[目的]进行碳法滤泥和木薯渣堆肥发酵研究,为滤泥和木薯渣快速资源化利用提供参考依据.[方法]以碳法滤泥和木薯渣为原料,设3个处理进行好氧堆肥发酵：木薯渣单独发酵处理（T1,对照）、木薯渣和碳法滤泥干重比1∶1（T2）、木薯渣和碳法滤泥干重比2∶1（T3）,测定堆肥化过程中物料理化性质的变化情况.[结果]在堆肥过程中,T1处理由于初始pH较低,发酵过程受到抑制,在30d堆腐结束时,未达到基本无害状态,种子发芽指数（GI）＜50％,不能满足快速资源化处理的要求.堆腐结束时,T2处理和T3处理在55℃高温上维持时间均超过15d,水分含量均高于35％,pH升高呈弱碱性;导电率（EC）降至安全范围;有机质的降解率分别为52.68％和51.75％;总养分（N＋P2O5＋K2O）分别为：3.12％和3.31％;发酵过程中腐植酸含量呈下降趋势;20 d左右达到完全腐熟状态,GI≥80％;满足无害化指标标准要求.[结论]木薯渣与碳法滤泥干重比为1∶1或2∶1,经过20 d的堆肥发酵后均达到无害化的腐熟标准,有机质降解率高.堆肥产品质量指标基本符合国家有机肥的标准,可用作土壤底肥或是添加N、P、K等营养元素制成高质量的有机肥.     

纤维床固定化酪丁酸梭菌发酵木薯渣水解液生产丁酸的研究

[目的]研究纤维床固定化酪丁酸梭菌发酵木薯渣水解液生产丁酸的可行性。[方法]以酪丁酸梭菌为生产菌株,初步优化了木薯渣的水解条件,并开展了纤维床固定化生物反应器半连续发酵木薯渣水解液生产丁酸的研究。[结果]加压条件下,稀酸水解木薯渣的总还原糖得率达到0.56 g/g。酪丁酸梭菌能有效利用葡萄糖、木糖进行单糖或混合糖发酵生产丁酸;固定化补料流加发酵有利于提高丁酸的产量和得率,降低副产物乙酸的产量和得率;以木薯渣水解液用于固定化批次发酵生产丁酸时,丁酸的产量和得率均较高,分别为(23.20±1.32)g/L和(0.44±0.01)g/g。[结论]木薯渣水解液对丁酸生产菌的生长和代谢没有明显的抑制作用,发酵各参数指标均能达到利用葡萄糖时的同等水平,可作为未来微生物发酵工业化生产丁酸的廉价原料来源。     

超声波作用对木薯淀粉颗粒结晶的影响

[目的]为了研究超声波作用对木薯淀粉结结晶结构的影响。[方法]用偏光显微镜对超声波作用后的木薯淀粉进行表征。[结果]超声波处理木薯淀粉的最佳条件为:以浓度5%硫酸钠溶液为溶剂,木薯淀粉悬浮液中淀粉含量为16.7%,功率为400 W,作用时间300 s。经超声作用的木薯淀粉颗粒的偏光十字特征减弱或消失,木薯淀粉颗粒的结晶结构减弱或消失。[结论]超声作用破坏了淀粉的结晶结构,颗粒表面与反应试剂的接触面积增多,从而提高了反应活性。     

挤压膨化木薯粉生产酒精的研究

[目的]为挤压膨化技术应用于木薯燃料酒精生产提供理论依据。[方法]将木薯挤压膨化后用于酒精发酵,通过L18(36)正交试验,得出最佳工艺条件。[结果]结果表明,当料水比为1∶2、糖化酶用量100U/g、糖化温度60℃、糖化时间45min、酵母接种量0.1%和发酵温度30℃时,酒精体积分数达16.61%,与传统酒精发酵工艺相比,酒精体积分数提高了22.76%。[结论]挤压膨化技术和高浓度酒精发酵技术相结合可以推进木薯燃料酒精行业的大规模发展。