甜高粱汁发酵生产燃料酒精的工艺研究

摘要

在全球环境恶化和能源危机日益严峻的今天，酒精作为一种可利用的绿色能源，正逐渐成为各国能源发展的战略方向。随着乙醇汽油在我国的逐步推广，我国对燃料乙醇的需求迅速增加。采用传统的以玉米、小麦等粮食为原料的发酵方法对粮食的需求量很大和成本高的缺点逐渐显现出来，已不能满足市场的需要。尤其我国是个人口大国，粮食安全是关系到人民生活和社会稳定的重大问题。所以我国在“十一五”计划中大力提倡用非粮原料生产燃料乙醇。采用甜高粱汁为原料发酵法生产酒精与淀粉类原料具有节约能源、生产成本低、无污染等优点。所以，采用甜高粱汁发酵法生产酒精具有广阔的市场潜力和经济价值。 本试验采用本实验室保藏的Co-158酵母菌，对以甜高粱汁为原料发酵生产燃料乙醇的工艺进行了以下研究:1.本实验研究不同温度、pH、接种量对Co-158酵母菌生长曲线的影响。结果表明Co-158酵母菌的适宜生长温度为30℃、适宜生长pH为5.0、适宜接种量为10％。2.通过单因子试验研究了适宜甜高粱汁发酵酒精的氮源和无机盐，再通过四因素三水平的正交优化试验确定其适宜氮源和无机盐的添加量分别为硫酸铵6g/L，硫酸镁6g/L，氯化钙10 g/L，磷酸二氢钾0.3 g/L。3.通过单因子试验和三因素三水平正交优化试验确定了采用甜高粱汁发酵法生产酒精的适宜工艺条件组合为发酵温度为36℃，pH值为4.5，接种量为10％。4.以甜高粱汁为原料对Co-158酵母菌进行10L发酵罐小试，采用分段调控的发酵方法发酵:在增菌期，在30℃、pH5.0、通风量75L/h的条件下，使酵母菌数量快速上升到最大值，以缩短发酵时间；然后改为在36℃/pH4.5的条件法下发酵以获得最大酒精浓度。最终发酵时间为28小时，酒精体积分数可达到9.7％(v.v)。5.采用甜高粱汁发酵法生产酒精与传统的玉米发酵法进行比较，试验证明其具有生产成本低，节省能源和发酵时间短的优点。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1燃料乙醇工业的发展前景

1.2世界燃料乙醇生产概况

1.3中国燃料乙醇工业现状

1.4酒精发酵的菌种及发酵机理

1.4.1酒精发酵菌种

1.4.2酵母糖代谢机理与酒精的生物合成

1.5我国燃料乙醇生产的原料现状

1.5.1酵母可利用原料现状

1.5.2我国的原料现状

1.6甜高梁的研究现状

1.6.1甜高粱作为能源作物的特点

1.6.2甜高粱的育种现状

1.7用甜高梁汁发酵酒精的优点

1.7.1甜高粱的种植可以不占用耕地

1.7.2节约粮食

1.7.3无污染

1.7.4生产成本低

1.8本课题研究的内容

2材料与方法

2.1实验材料

2.1.1试验菌种及来源

2.1.2实验原料

2.1.3培养基

2.1.4其他试剂及材料

2.1.5主要仪器设备

2.2实验方法

2.2.1生长曲线的测定

2.2.2发酵力的测定

2.2.3还原糖的测定

2.2.4总糖的测定

2.2.5酒精度的测定

2.2.6适宜培养基的优化

2.2.7适宜发酵条件的优化

2.2.8 10L发酵罐小试试验

3结果与分析

3.1不同条件对生长曲线的影响

3.1.1温度对生长曲线的影响

3.1.2 pH值对生长曲线的影响

3.1.3接种量对生长曲线的影响

3.2适宜培养基的优化

3.2.1适宜氮源的选择

3.2.2无机盐的选择

3.2.3正交试验结果

3.2.4适宜培养基配方的验证

3.3适宜发酵条件的优化

3.3.1不同温度对发酵的影响

3.3.2不同初始pH值对发酵的影响

3.3.3不同接种量对发酵的影响

3.3.4正交试验结果

3.3.5适宜工艺条件的验证

3.4 10L发酵罐小试试验

3.4.1通气量对生长曲线的影响

3.4.2厌氧发酵工艺

3.4.3分段调控的发酵工艺

3.5本方法与以玉米为原料方法的比较

3.5.1以玉米为原料发酵酒精的工艺

3.5.2实验结果

3.5.3两种方法的比较

4讨论

4.1生长条件对种子生长的影响

4.1.1温度对酵母菌生长的影响

4.1.2 pH对酵母菌生长的影响

4.1.3接种量对酵母菌生长的影响

4.2培养基的优化和发酵条件的选择

4.2.1培养基的优化

4.2.2发酵条件的选择

4.3 10L发酵罐小试

5结论

参考文献

硕士期间发表学术论文

作者简历

致谢