水稻秸秆同步糖化发酵法制备乙醇的工艺研究

摘要

乙醇是重要再生能源，目前多以玉米等为原料生产乙醇。但随着世界人口的不断增长，粮食匮乏问题日益严重，我国已经开始逐步限制粮食乙醇的生产。我国秸秆资源十分丰富，大部分没有得到开发和利用，由于目前秸秆转化技术尚不成熟，无法开展秸秆乙醇的工业化生产。本文以水稻秸秆为原料，针对目前秸秆预处理效果不佳且对设备要求高、纤维素酶酶活低及发酵过程复杂耗时长等问题，采用微波技术进行预处理，利用本实验室保存的高产纤维素酶的黑曲霉菌株培养产纤维素酶，运用同步糖化发酵技术生产乙醇，为利用水稻秸秆制备乙醇提供参考数据。主要研究内容和结果如下：
　　 1.水稻秸秆预处理工艺的研究。比较了秸秆的碱法和微波碱联合预处理的工艺。只用碱处理秸秆时，适宜的碱浓度为8％，得到的还原糖含量为11.53mg/mL。在此基础上，利用微波碱联合预处理，确定是适宜的微波剂量为4.8w/g，微波碱联合处理的糖化效率比碱处理的糖化效率提高了27.02％。
　　 2.高产纤维素酶黑曲霉菌株的筛选及培养条件的研究。从实验室保存的四株黑曲霉菌株中筛选出酶活高的黑曲霉M34。确定了黑曲霉M34基于最高酶活的产酶条件，温度30℃、pH5.5、摇床转速200r/min的条件下培养6天，得到的初酶液的酶活为44.34U/mg。
　　 3.水稻秸秆同步糖化发酵制备乙醇的工艺研究。确定了水稻秸秆的同步糖化发酵工艺，在温度为40℃，pH为4、纤维素酶的添加量为25U/g时，加入8％的酵母进行同步糖化发酵，此条件下发酵得到的乙醇转化率为69.22％，乙醇得率为15.58％。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.前 言

1.1植物纤维素原料制备乙醇的研究

1.2纤维素原料乙醇制备工艺的研究

1.2.1纤维素原料预处理

1.2.2纤维素的水解

1.2.3发酵产乙醇菌株

1.2.4乙醇发酵的同步糖化发酵工艺

1.3研究目的与主要研究内容

1.3.1研究目的与意义

1.3.2主要研究内容

1.3.3主要技术路线

2材料与方法

2.1试验材料

2.1.1试验材料

2.1.2主要试剂

2.1.3主要溶液及培养基的配制及作用

2.2主要仪器

2.3试验方法

2.3.1主要工艺路线

2.3.2样品处理

2.3.3水稻秸秆预处理

2.3.4黑曲霉菌株产纤维素酶条件的研究

2.3.4乙醇同步糖化发酵工艺的研究

2.3.5数据分析

3.结果与分析

3.1水稻秸秆预处理

3.1.1原料的选择

3.1.2水稻秸秆的预处理

3.1.3小结

3.2黑曲霉产纤维素酶条件的研究

3.2.1黑曲霉菌株的活化与复壮

3.2.2产酶菌株孢子悬液制备

3.2.3培养时间对黑曲霉产纤维素酶酶活的影响

3.2.4温度对黑曲霉产纤维素酶酶活的影响

3.2.5 pH对黑曲霉产纤维素酶酶活的影响

3.2.6转速对黑曲霉产纤维素酶酶活的影响

3.2.7正交实验

3.2.8小结

3.3水稻秸秆同步糖化发酵工艺研究

4.讨论

4.1预处理水稻秸秆的方法

4.2纤维素原料发酵制备乙醇的菌种

4.3同步糖化发酵技术

结 论

1水稻秸秆预处理条件的确定

2产纤维素酶高酶活的黑曲霉的筛选及培养条件的确定

3水稻秸秆同步糖化发酵制备乙醇工艺的确定

参考文献

致 谢

附 录：研究生期间主要成果