農(nóng)作物秸稈乙醇同步糖化發(fā)酵條件的研究

【摘要】：本文以農(nóng)作物秸稈為原料,經(jīng)過預(yù)處理后,添加復(fù)合酶和菌種,采用不同的方式進行同步糖化發(fā)酵(SSF),最大限度地提高乙醇的產(chǎn)率,為纖維燃料乙醇的放大試驗及中試提供技術(shù)依據(jù)。在預(yù)備試驗的基礎(chǔ)上,通過正交實驗,得到了同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇的最佳條件。并利用最佳的實驗條件,進行了進一步的驗證。 本文的主要試驗結(jié)果如下: (1)以玉米秸稈為原料,以發(fā)酵溫度、發(fā)酵pH、液固比、發(fā)酵時間為因素,通過正交實驗得出最佳的培養(yǎng)條件是:培養(yǎng)溫度是34℃、發(fā)酵pH值為5.5、發(fā)酵的液固比是8:1、發(fā)酵時間是108 h。乙醇濃度可達到8.33 g/L。在最佳條件的基礎(chǔ)上,添加吐溫-80的添加量為0.005g/g秸稈的條件下,乙醇濃度可達到8.99 g/L。 (2)玉米秸稈經(jīng)1%(w/w)的稀硫酸浸潤,液固比((v/w)為10:1,在121℃條件下處理1.5,在糖化12 h和24 h后,按不同接種量分別添加P-01菌種進行發(fā)酵,在發(fā)酵溫度34℃、pH為5.5的條件下,乙醇濃度達到7.31 g/L。 (3)玉米秸稈經(jīng)1 %(w/w)的稀硫酸浸潤,液固比((v/w)為10:1,在121℃條件下處理1.5 h,按照不同的菌種添加方式,得到在發(fā)酵溫度為32℃、pH 4.5的情況下,在糖化12 h時,添加P-01菌種;在糖化24 h時,添加安琪酵母,可得乙醇濃度為7.19 g/L。在最佳條件的基礎(chǔ)上,在糖化12 h和24 h分別接入P-01和安琪酵母,即采用C種混合菌種方案進行同步糖化發(fā)酵,以玉米秸稈為原料乙醇濃度可達到6.85 g/L;以稻草粉(液固比8:1)為原料乙醇濃度可達到16.52 g/L。 (4)玉米秸稈經(jīng)1 %(w/w)的稀硫酸浸潤,液固比((v/w)為10:1,在121℃條件下處理1.5 h,在不同的時間進行補料,結(jié)果表明H種補料方式,即采用二次補料,乙醇濃度達到最大,濃度為10.09 g/L。在最佳條件的基礎(chǔ)上,采用不同的預(yù)處理方法和補料發(fā)酵,在補交蒸汽爆破玉米秸稈方式下乙醇濃度可達到8.20 g/L。 【關(guān)鍵詞】：玉米秸稈 預(yù)處理 同步糖化發(fā)酵 最佳條件 燃料乙醇
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TQ223.122
【目錄】：

• 致謝4-9
• 摘要9-10
• 第一章 文獻綜述10-18
• 1 木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)燃料乙醇的概述10-14
• 1.1 利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)燃料乙醇的必要性10-11
• 1.2 利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)燃料乙醇的優(yōu)勢及意義11
• 1.3 國內(nèi)外研究木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)燃料乙醇的概況11-14
• 2 木質(zhì)纖維素原料同步糖化發(fā)酵概述14-16
• 2.1 木質(zhì)纖維素原料的預(yù)處理研究14
• 2.2 同步糖化發(fā)酵概述14-16
• 3 本文研究內(nèi)容的提出及意義16-18
• 3.1 目前存在的關(guān)鍵問題及擬解決方案16-17
• 3.2 技術(shù)路線17-18
• 第二章 同步糖化發(fā)酵條件研究18-28
• 1 材料與方法18-21
• 1.1 試驗材料18
• 1.2 菌種和培養(yǎng)基18-19
• 1.3 酶制劑19
• 1.4 主要儀器設(shè)備19
• 1.5 主要試劑19
• 1.6 預(yù)處理方法19-20
• 1.6.1 不同初始pH 值對 SSF 的影響19-20
• 1.6.2 不同液固比對 SSF 的影響20
• 1.7 酶活測定20-21
• 1.8 同步糖化發(fā)酵殘?zhí)菧y定21
• 1.9 乙醇濃度的測定21
• 2 結(jié)果與分析21-27
• 2.1 不同溫度和pH 對 SSF 影響結(jié)果21-23
• 2.1.1 pH 4.5 時，不同溫度下 SSF 結(jié)果21-22
• 2.1.2 pH5.0 時，不同溫度下 SSF 結(jié)果22
• 2.1.3 pH 5.5 時，不同溫度下 SSF 結(jié)果22-23
• 2.2 不同液固比對 SSF 影響的結(jié)果23
• 2.3 SSF 中發(fā)酵最終時間的確定23-24
• 2.4 SSF 正交實驗24-25
• 2.4.1 因素、水平的確定24
• 2.4.2 正交試驗結(jié)果24-25
• 2.5 添加吐溫-80 實驗25-26
• 2.6 不同預(yù)處理方式和原料對比26-27
• 2.6.1 稀酸處理26
• 2.6.2 堿法預(yù)處理26-27
• 2.6.3 蒸汽爆破處理27
• 3 本章小結(jié)27-28
• 第三章 不同菌種組合發(fā)酵研究28-40
• 1 材料與方法28-29
• 1.1 實驗材料28
• 1.2 菌種和培養(yǎng)基28
• 1.3 酶制劑28
• 1.4 試驗儀器28-29
• 1.5 主要試劑29
• 1.6 同步糖化發(fā)酵條件29
• 1.7 分析方法29
• 2 結(jié)果與分析29-38
• 2.1 單菌種試驗29-31
• 2.1.1 pH 4.5 時，發(fā)酵試驗29-30
• 2.1.2 pH 5.0 時，發(fā)酵試驗30
• 2.1.3 pH 5.5 時，發(fā)酵試驗30-31
• 2.2 混合菌種試驗31-34
• 2.2.1 單菌種比較31
• 2.2.2 混合接種試驗31-34
• 2.3 優(yōu)化條件下的接種試驗34
• 2.4 優(yōu)化條件下的菌種發(fā)酵34-37
• 2.4.1 菌種 P-01 的發(fā)酵34-35
• 2.4.2 安琪酵母的發(fā)酵35-36
• 2.4.3 混合菌種的發(fā)酵36-37
• 2.5 秸稈的結(jié)構(gòu)變化37-38
• 3 本章小結(jié)38-40
• 第四章 不同預(yù)處理補料同步糖化發(fā)酵研究40-43
• 1 材料與方法40
• 1.1 試驗材料40
• 1.2 菌種與培養(yǎng)基40
• 1.3 酶制劑40
• 1.4 主要儀器設(shè)備40
• 1.5 主要試劑40
• 1.6 同步糖化發(fā)酵條件40
• 1.7 補料過程40
• 1.8 分析方法40
• 2 結(jié)果與分析40-43
• 2.1 預(yù)處理后不水洗樣品做補料發(fā)酵40-41
• 2.2 最優(yōu)補料方式下的同步糖化發(fā)酵41-43
• 2.2.1 補加稀酸預(yù)處理玉米秸稈41-42
• 2.2.2 補加玉米秸稈爆破料下的發(fā)酵42
• 2.2.3 補加稻草粉爆破料下的發(fā)酵42-43
• 3 本章小結(jié)43
• 第五章 結(jié)論與討論43-46
• 5.1 主要結(jié)論43-44
• 5.1.1 同步糖化發(fā)酵最優(yōu)條件研究43-44
• 5.1.2 接種方式及菌種體系優(yōu)化條件研究44
• 5.1.3 補料同步糖化發(fā)酵條件研究44
• 5.2 討論與建議44-46
• 5.2.1 關(guān)于木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理的研究44-45
• 5.2.2 纖維素酶和酵母的復(fù)合條件研究45-46
• 5.2.3 秸稈纖維乙醇經(jīng)濟可行性研究46
• 參考文獻46-50
• Abstract50

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