木薯生料发酵生产高浓度燃料乙醇工艺研究

【目的】对木薯生料发酵生产高浓度燃料乙醇的工艺进行研究,为其工业化生产奠定基础。【方法】首先通过单因素试验确定发酵中主要影响因素的最佳水平,然后利用响应面法对主要因素的相互作用进行研究,最后对发酵温度进行梯度降温控制,以提高乙醇的产量。【结果】单因素试验确定主要影响因素的最佳水平:颗粒淀粉水解酶用量为0.8GAU/g木薯粉,底物浓度为36%(W/V),初始pH值为4.2。响应面法优化的结果:颗粒淀粉水解酶用量为0.82GAU/g木薯粉,底物浓度为37%(W/V),初始pH值为4.3。对发酵温度进行梯度降温控制,则可降低醪液残糖,提高原料转化率。在技术集成基础上,对木薯生粉发酵96h,醪液乙醇产量可达16.24%(V/V),残还原糖含量为0.29%(W/V),残总糖含量为1.81%(W/V)。与初始条件相比,乙醇产量提高25%。【结论】木薯生料发酵生产高浓度燃料乙醇,在技术集成基础上可降低能耗,节约生产成本,具有较好的工业化应用前景。     

以甜高粱渣为原料发酵生产乙醇

研究了以甜高粱渣为原料生产燃料乙醇：甜高粱渣经磷酸水解,水解液中和浓缩后接入管囊酵母（Pachysolen tannophilus）发酵生产乙醇,水解残渣加入纤维素酶和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）同步糖化发酵。通过正交实验研究了磷酸水解甜高粱渣的条件,最优条件为：磷酸浓度80g/L、反应温度120℃、反应时间80min、固液比1∶10,最大还原糖得率为0.3024g/g干物料。水解液管囊酵母发酵最大乙醇浓度为14.5g/L;水解残渣同步糖化发酵,当底物浓度为5%时最大乙醇浓度达5.4g/L。总乙醇产率为0.147g/gDM。     

接种量和装液量对少根根霉直接发酵生木薯粉生产富马酸的影响

利用少根根霉(Rhizopus arrhizus,RH-07-13)直接发酵生木薯粉生产富马酸。探讨了摇瓶发酵中,不同的接种量和装液量对生产富马酸的影响,检测了发酵培养过程中的富马酸、葡萄糖、乙醇的变化以及发酵结束后的菌体生物量。结果表明,最佳的接种量为20%（体积分数）,最佳的装液量为25mL/250mL。在此条件下,发酵168h,富马酸产量达49.88g/L,生物量达43.8g/L。     

高浓度发酵制备红薯燃料乙醇的研究

以红薯为原料高浓度发酵制备燃料乙醇,对各种影响因素进行了实验研究.通过单因素分析和正交实验确定出实验最佳工艺条件为:蒸煮条件:在130℃时蒸煮30min,加水比为水∶鲜红薯=1∶2;液化条件:加入α-淀粉酶2%,70℃下液化2h;糖化条件:加糖化酶量2%,60℃下糖化4h;发酵条件:发酵液中KH2PO4 0.5%、MgSO4 0.2%、NaCl 0.1%、 CaCl2 0.2%、活性物质A 2%、活性物质B 1%,酵母接种量4%,在32℃发酵20h,34℃发酵52h.     

酿酒酵母高产菌株的木薯酒精产业化生产试验

【目的】对酿酒酵母高产菌株Ygxas-49木薯酒精产业化应用进行试验。【方法】先在200t发酵罐进行分批发酵,对该菌株的各个发酵指标进行评估,再将可行的方案进一步放大至年产12万t酒精生产线上进行生产稳定性试验,最后为考察该菌在产业化应用上的潜力,在200t发酵罐进行高浓度酒精发酵试验。【结果】200t发酵罐分批发酵结果表明:与生产对照菌株相比,酒度提高8.92%,发酵时间减少12h以上,其他发酵指标基本相同。采用该菌株生产酒精可以提高酒度,大大节约发酵时间,增加设备利用率,从而降低酒精生产成本。12万t酒精生产线稳定运行30d结果表明:与生产对照菌株相比,酒度提高5.35%,发酵时间减少10h以上,其他发酵指标基本相同。200t发酵罐高浓度酒精发酵结果:酒度为15.1%(V/V),发酵时间为56h,与目前文献报道最高生产水平(酒度13.5%,V/V;发酵时间69h)相比,酒度提高11.85%,发酵时间缩短13h。【结论】Ygxas-49菌株应用于工业化生产,各项工艺指标均显著优于国内目前最高水平,具有良好的工业化应用前景。     

金属离子协同复合酶制剂对木薯发酵产乙醇的影响研究

某些金属离子对木薯发酵产乙醇用复合酶制剂具有激活作用,从而提高原料的降解率,最终提高出酒率。实验选取Mg~（2＋）、Fe~（2＋）、Mn~（2＋）、Co~（2＋）四种金属离子进行单因素实验研究,均具有显著效果,出酒率能提高1～4个百分点,其中Co~（2＋）效果最好。实验结果如下：对照组出酒率34．50％,Mg~（2＋）添加量为1．4mg／g（发酵醪液）时出酒率为37．30％,0．6mg／gFe~（2）＋出酒率35．40％,0．2mg／gMn~（2＋）出酒率36．7％,0．4mg／gCo~（2＋）出酒率38．00％．     

基于Plackett—Burman设计的刺糖多孢菌培养条件优化

多杀菌素是新型生物源农药,系刺糖多孢菌的次级代谢产物。在单因子实验基础上,采用Plackett—Burman实验设计方法,优化了刺糖多孢菌培养条件。结果筛选出初始pH值、培养温度、摇瓶转速、摇瓶装液量4个因子,为本实验奈件下影响刺糖多孢菌生物量的主效因子,4因子贡献率总和达90．8％,建立了回归模型Y=7．73-0．63x1＋0．42x5-0．20x7＋0．20x8,决定系数R^2=0．9767,调整决定系数R^2=0．9359,方差分析表明模型显著,生物量最大预测值可达9．18g／L。     

发酵蔗糖化液产乙醇菌析的选育

利用纤维生物质生产生物燃料是解决当今世界能源和环境问题的重要途径.本研究从腐烂蔗渣、酒曲、酒糟等样品中分离到一批产乙醇菌株,通过高浓度乙醇选择性培养基筛选、TTC法复筛以及发酵乙醇能力分析,筛选得到一株发酵蔗渣糖化液能力较强的菌株.通过对菌落形态观察、电镜图片分析、18S rDNA基因序列分析,确定该菌株属于酿酒酵母属,命名为Saccharomyces cerevisiae Q2-1.优化了S. cerevisiae Q2-1发酵蔗渣糖化液产乙醇条件,当起始pH为 5.5、发酵温度为30 ℃、糖化液中硫酸铵浓度为0.4%时,静置发酵60 h后,发酵率可达89.2 %,蔗渣产乙醇率ω=13.6 %.     

毕赤酵母发酵甘露醇产乙醇的条件研究

在250ml三角瓶中进行毕赤酵母（Pichia angophorae）发酵不同浓度的甘露醇生产乙醇的试验。试验先以浓度为20g/L、40g/L、60g/L、80g/L的甘露醇进行发酵试验确定出最适培养基组分,然后以正交试验确定菌株的最优发酵条件。结果确定出最适的发酵培养基组分为：甘露醇20g/L,酵母浸粉0.3g/L,麦芽浸粉0.3g/L,（NH4）2SO45g/L,KH2PO42g/L,MgSO4·7H2O 0.4g/L。最佳发酵条件为：温度32℃,摇床转速150rpm,初始pH值4.5,发酵液体积150ml,乙醇最大产量为0.45g ethanol/g mannitol。     

红薯干原料同步糖化发酵生产燃料乙醇的研究

本研究以红薯干为原料,采用同步糖化发酵（SSF）生产燃料乙醇的新工艺,应用Plackett-Burman实验设计筛选影响乙醇发酵的重要工艺参数,然后通过Box-Behnken实验设计确定各重要工艺参数的最佳水平。实验结果表明,影响酒精产量的重要参数是初始pH、接种量和发酵温度。优化后的最佳工艺条件为初始pH4.4、接种量8.3％,发酵温度36.7℃,淀粉利用率达到89.25％。在此条件下进行50L发酵罐实验,48h其淀粉利用率达到89．12％。     

稻草秸秆同时糖化法制燃料酒精工艺条件

以稻草秸秆为原料,对影响同时糖化法生产酒精的发酵温度、发酵时间、接种量、接种比例及纤维素酶用量等因素进行了优化研究。结果表明,稻草秸秆经过机械粉碎及稀硫酸预处理后,当发酵温度为38℃、接种量为10%、纤维素酶用量为40 IU/g、管囊酵母与酿酒酵母的接种比例为2∶1和发酵时间为72 h的条件下,酒精产率最高(为0.20 g/g稻草秸秆)。     

我国非粮生物乙醇产业的回顾与展望

目前,我国非粮生物乙醇只有糖蜜乙醇和木薯乙醇形成产业规模。本文回顾糖蜜乙醇和木薯乙醇产业的发展历程,分析糖蜜乙醇和木薯乙醇产业的现状,指出发展过程中企业的困境,提出糖蜜乙醇和木薯乙醇产业的发展方向和应对措施。     

以木薯渣,黄浆为原料生产酒精技术经济评价

对利用木薯渣，黄浆为原料生产酒精作技术经济评价，认为该工艺经济效益显著，适用于年产木薯淀粉１０＾４ｔ以上木薯淀厂三废处理技改项目。     

β-葡萄糖苷酶高产菌株及其应用研究

 对Hypocrea sp. W₆₃的β-葡萄糖苷酶酶学性质研究表明,该酶液体发酵最高酶活高达482.1 U/mL,最适反应pH值为4.8,最适反应温度为65 ℃;乙醇体积分数为10%时对酶活有最大促进效果,乙醇耐受能力高达30%;将该酶应用于同步糖化发酵研究中,发现发酵至120 h乙醇质量浓度可高达41.25 g/L,与对照相比,乙醇产量均提高近2倍。该菌株所产的β-葡萄糖苷酶较高的酶活力、耐热性能、乙醇耐受性和同步糖化发酵促进效果,预示着该菌在纤维素乙醇产业化应用中具有广阔的应用前景。     

利用克雷伯氏菌进行同步糖化发酵产氢的研究

氢作为一种清洁的能源引起了人们的普遍重视.实验以产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)HP1为产氢菌株,以稻草粉为产氢底物,进行同步糖化发酵(Simultaneous Saccharification and Fermentation,SSF)产氢.对影响同步糖化发酵产氢的单因子进行试验,选取对氢产率影响较大的因子:温度、pH、纤维素酶用量等进行L9(34)正交试验.结果表明同步糖化发酵产氢的最佳条件为:温度40℃,pH6.5,纤维素酶用量为20FPAU/g稻草粉,摇床转速100r/min,发酵时间42h.在该条件下的最大氢产率为110.6mL/g稻草粉,稻草粉的氢转化率为22%.进行了10L放大发酵产氢试验,最大氢产率为122.3mL/g稻草粉,氢转化率为24.3%.与分步糖化发酵(Separate Hydrolysis and Fermentation,SHF)产氢相比,氢产率提高34.4%.研究表明,利用同步糖化发酵工艺可以提高生物制氢的产量和得率.     

戊糖己糖混合糖发酵生产乙醇的主要影响因素

以树干毕赤酵母为发酵菌株,高混合糖(木糖、葡萄糖)为发酵底物,确定树干毕赤酵母高糖浓度发酵时所需的条件.研究结果表明,在高糖浓度乙醇发酵中,树干毕赤酵母较为适宜的发酵温度为30℃,发酵24 h,残糖浓度和乙醇浓度分别为0.1 g/L和32.5 g/L.添加硫酸铵1.1 g/L+微量元素发酵效果较好,乙醇浓度为33.2g/L.由典型发酵过程中各物质浓度变化曲线可知,酵母优先利用葡萄糖,发酵12 h葡萄糖和木糖的还原糖利用率分别为89.3%、10.7%.待12 h葡萄糖几乎被消耗完后,对木糖的利用开始占主导地位,乙醇浓度随着糖的不断消耗而逐渐提高.发酵28h时乙醇浓度最高,达到33.2 g/L.     

生产废水清液和二次凝水回用对燃料乙醇发酵的影响

为研究燃料乙醇生产废水回用的可行性,以燃料乙醇生产发酵过程中产生的清液和二次凝水为研究对象,分析其有机酸组成,并研究单一有机酸和经D318离子交换树脂处理前后的清液和二次凝水对酿酒酵母Saccharomyce cerevisiae NJ-2019生长和发酵生产乙醇的影响。结果显示,乙酸、乳酸、丙酸和柠檬酸是清液中的主要有机酸,乙酸和乳酸是二次凝水中的主要有机酸;乳酸和丙酸对酿酒酵母Sc.erevisiae NJ-2019的生长和发酵过程表现出显著抑制作用,其最低抑制浓度分别为7.0g/L和1.0g/L;清液和二次凝水分别直接回用时,清液对乙醇发酵过程的抑制作用更强;去除或者部分去除有机酸能使清液和二次凝水回用时的乙醇产量分别提高10.11%和9.85%。燃料乙醇发酵过程产生的清液和二次凝水具有回用的潜力,有利于实现乙醇生产过程节能减排。