木薯渣超低酸预处理后的酶水解及乙醇发酵

为提高木薯渣的酶解糖化效率,降低原料处理成本,采用超低酸(ULA)对木薯渣进行预处理,并对预处理后的木薯残渣(CR_(ULA))进行纤维素酶酶解糖化,同时探究木薯残渣附着酶的再利用以及回用过程抑制物的累积对发酵产乙醇的影响。结果表明,CR_(ULA)采用70 FPU/g_(底物)纤维素酶水解12 h后,获得47.22 g/L葡萄糖和60.61 g/L总糖。附着于CR_(ULA)上的纤维素酶循环利用5次,纤维素酶添加量从70 FPU/g_(底物)(RUN 1)下降到42 FPU/g_(底物)(RUN 5),节省了40%的新鲜酶,RUN 5的葡萄糖和总糖浓度分别为48.00 g/L和60.92 g/L。RUN 1和RUN 5的酶解液分别用于乙醇发酵,得到乙醇浓度和得率分别为21.67 g/L和0.46 g/g_(葡萄糖)、21.52 g/L和0.45 g/g_(葡萄糖),与葡萄糖培养基所得结果接近。附着酶再利用过程中抑制物乙酸、5-HMF和糠醛浓度有累积增加,而甲酸无明显的变化。由物料衡算可知,木薯渣经ULA预处理及酶水解后,葡萄糖得率为80.64%,乙醇产率为13.84%。     

木薯酒精渣同步糖化发酵制乙醇的工艺研究

研究了利用木薯酒精厂废渣为原料发酵生产乙醇的方法,结果表明:经过简单的机械粉碎后,通过同步糖化发酵生产乙醇是可行的。发酵条件为:木薯酒精渣经粉碎后取粒径小于0.85mm的部分,初始料水比1∶8,纤维素酶添加量为每克木薯渣(干重)30FPU,发酵过程中在24h内分批将剩余木薯渣加入至总料水比达到1∶2.5,利用5L发酵罐进行同步糖化发酵,发酵液中乙醇质量浓度达到52g/L,木薯酒精渣到乙醇的收率达到13%。纤维素酶的添加量对发酵效果影响显著,当达到每克木薯渣(干重)50FPU时,发酵液中乙醇质量浓度可达65g/L,乙醇收率达到16%。     

糠醛渣纤维乙醇同步糖化发酵过程研究

以过碱化处理的糠醛渣为原料,采用正交试验法进行同步糖化发酵(SSF)转化乙醇工艺条件及过程研究.通过考察反应温度、pH、纤维素酶用量和表面活性剂浓度来优化同步糖化发酵转化工艺条件.在正交优化条件基础上,进行了5 L发酵罐试验,并同步分析表征了发酵过程中还原糖浓度、乙醇浓度、酵母细胞数、纤维素含量及其结构变化.同步糖化发酵转化糠醛渣生成乙醇的优化条件为:反应温度38℃,pH 4.2,纤维素酶用量20 FPU/(g纤维素),吐温-20质量分数0.15%,酵母接种量10%.发酵罐中同步糖化发酵糠醛渣生成乙醇的转化率达到72.33%,过程分析表明反应时间为27 h时,糠醛渣糖化发酵产乙醇的转化率达到最高,比其他纤维原料的反应转化时间大大缩短.同步糖化发酵过程中,糠醛渣纤维素含量逐步降低,纤维索表观结晶度呈下降趋势,纤维素微晶尺寸减小.     

玉米芯HNO_3/HCl预处理及同步糖化发酵制乙醇

采用正交实验对玉米芯在2%HNO3/HCl中的水解条件进行优化,得出最适宜的预处理条件为：反应温度120℃,反应时间30 min,固含量15%。将经过预处理的玉米芯作为同步糖化发酵的底物,采用单因素实验考查影响发酵的因素,结果表明：在底物浓度为150 g/L、37℃、pH值为5.0、纤维素酶用量为30 FPU/g底物、酵母接种量10%、发酵周期72 h时,乙醇的产率可达到76.8%,此时乙醇溶液的浓度为41.4 g/L。     

脱木素对糠醛渣同步糖化发酵乙醇转化的影响

对碱性过氧化氢处理后的糠醛渣样品进行同步糖化发酵转化乙醇研究。结果表明,木素脱除提高糠醛渣转化乙醇得率。与未处理糠醛渣相比,脱木素糠醛渣样品发酵96h后水解液中乙醇浓度由6.8g/L提高至14.5g/L,乙醇转化率由50.6%提高至69.35%。     

菊芋秸秆的稀酸水解及乙醇发酵

菊芋作为一种非粮作物,块茎和秸秆均可以被微生物发酵生成乙醇。采用稀酸法对菊芋秸秆进行预处理,通过单因素实验,考察了预处理温度、预处理时间、稀酸浓度、料液比4个因素,得到的优化结果:料液比为1∶8,酸解温度为121℃,酸质量分数为1.5%,酸解时间为1 h。此条件下水解菊芋秸秆,还原糖得率高达53.7%;预处理后的水解液在添加纤维素酶和木聚糖酶后,考察Kluyveromyces marxianus 1727的乙醇发酵能力,其同步糖化发酵与分步糖化发酵乙醇产量分别为25.91 g/L和25.63 g/L,生产效率分别是0.54 g/L/h和0.26 g/L/h。结果表明,稀酸水解的菊芋秸秆可用作底物生产燃料乙醇。     

利用海带渣生产燃料乙醇的初步研究

对海带渣中的纤维成分进行了测定,并以海带渣为原料进行了发酵产纤维素乙醇的研究。通过实验初步建立了海带渣生产乙醇的预处理方法并确立了发酵方式,同时对南极低温纤维素酶QP7复配降解海带渣生产乙醇的效果进行了研究。实验结果表明,海带渣中纤维素含量达28.3%;稀酸预处理后,海带渣经分步糖化发酵得到的乙醇浓度高于相同条件下的秸秆乙醇浓度;在海带渣同步糖化发酵中以低温纤维素酶作为复配酶进行酶解,乙醇产量提高21%以上。海带渣作为生产纤维素乙醇的原料,具有良好的应用前景;既能为海带产业的综合利用提供新方向,而且能够为其它海藻的生物质能源开发提供数据和方法参考。     

利用树干毕赤酵母发酵玉米秸秆制备燃料酒精

采用湿热预处理(195℃,15min)与同步糖化发酵对玉米秸秆制备酒精进行了研究。结果表明:玉米秸秆经过湿热预处理后,86.5%纤维素保留在滤饼中,而大部分半纤维素被溶解。在底物质量体积含量50g/L,温度30℃,pH值5.5,摇床转速130r/min条件下,树干毕赤酵母(Pichia stipitis)利用预处理后的玉米秸秆经过192h同步糖化发酵,酒精浓度达到了12.12g/L,对应的酒精产量和生产效率分别为0.34g/g(葡萄糖+木糖)和0.065g/(L·h)。该项研究为工业化生产打下了基础。     

木糖渣的有机溶剂预处理及酶解性能

木糖渣是玉米芯经稀酸处理提取木糖后的残余物,一般作为燃料焚烧以提供部分热能。由于其含有丰富的纤维素组分,故可通过生物转化来生产多种化工产品,但残渣中大量木素的存在严重抑制了纤维素酶的水解效率。采用一些有机溶剂预处理可将部分木素溶出,因而可改善物料的酶解性能。采用乙醇对木糖渣进行预处理,研究了预处理条件（如温度、时间、固液比等）对木糖渣化学组分和纤维素酶解转化率的影响,并与玉米秸秆和玉米芯等进行了对比。结果表明预处理降低了木糖渣的木素含量,在固液（质量/体积）比1︰8、处理液中乙醇浓度50%（体积）、预处理温度210℃、预处理时间60 min时,木素脱除率为53.26%,预处理后木糖渣在酶解72 h时的纤维素转化率达到84.42%,比预处理前提高 14.58%。研究还发现,与木糖渣相比,有机溶剂乙醇更适合用于玉米芯和玉米秸秆酶解前的预处理。     

玉米芯稀酸预处理和分步糖化与发酵工艺生产燃料乙醇的中试研究

利用正交试验在中试水平考察了玉米芯的稀硫酸预处理和分步糖化与水解生产乙醇的工艺。结果:最佳预处理工艺为稀硫酸浓度1.1%,温度120℃,固液比1∶8,时间3 h;酶解糖化最佳工艺为:起始底物浓度180 g/L,滤纸酶活:纤维二糖酶活=20 IU/g底物:7 IU/g底物,pH=5.0,48 h;利用运动发酵单胞菌发酵酶解液,35℃,48 h,发酵液中乙醇浓度最高67.8 g/L。     

碱性过氧化氢预处理对稻草秸秆酶解的影响

木质纤维素生物转化的关键是预处理和酶解,为了提高木质纤维素的生物转化效率,在温和条件下对稻草秸秆进行弱碱性过氧化氢处理。研究了稻草秸秆处理固液比、过氧化氢和纤维素酶添加量对酶解糖化的影响,结果表明:稻草秸秆固液比为800 g/L,过氧化氢添加量为0.125 g/g,酶解时纤维素酶浓度25 FPU/g底物为较好,红外分析表明稻草秸秆处理后,秸秆纤维素的结晶度和木质素含量都有所下降,促进了生物转化后续过程中的酶解糖化。     

糠醛渣直接同步糖化发酵生产乙醇过程比较研究

以糠醛渣为原料,直接同步糖化发酵(SSF)生产乙醇,并与水洗糠醛渣生产乙醇进行对比。通过考察不同条件来优化同步糖化发酵生产工艺条件,并分析表征了SSF过程中乙醇浓度和副产物浓度变化。优化条件为:糠醛渣底物质量分数10%,纤维素酶用量12%,无患子皂素质量浓度0.5g/L,酵母接种量7g/L,同步糖化发酵乙醇得率达到其理论得率的93.1%。与水洗糠醛渣相比,糠醛渣直接SSF过程可将原料吸附的5.50%葡萄糖部分转化为乙醇。水洗糠醛渣SSF生产乙醇所产生的副产物要远低于糠醛渣直接生产所产生的副产物,添加无患子皂素可有效抑制糠醛渣同步糖化发酵过程中副产物的产生。     

玉米秸秆生物法制取酒精的中间试验

建立了玉米秸秆采用蒸汽爆破预处理、纤维素酶水解和戊糖己糖同步发酵技术制取酒精的中间试验装置。玉米秸秆在1.6～2.0 MPa条件下蒸汽爆破预处理,在提高玉米秸秆对纤维素酶可及度的同时,玉米秸秆中纤维素、木聚糖和木质素损失分别为4.08%、40.02%和9.91%。里氏木霉以10%的原料制备纤维素酶,并用于降解剩余的90%的原料,滤纸酶活力和纤维素酶水解得率分别为2.27 FPIU/mL和71.3%。初始还原物浓度为43.65 g/L的水解糖液经树干毕赤酵母发酵16 h,还原物利用率和酒精得率分别为87.17%和0.43 g/g(酒精/消耗的糖)。     

中性纤维素酶糖化中性汽爆玉米秸秆工艺优化

提出一种在非缓冲系统中水解中性汽爆秸秆的工艺。首先选取具有较好协同降解木质纤维素能力的特异腐质霉(Humicola insolens)所产中性纤维素酶进行工艺优化,确定其水解工艺可以在非缓冲体系中进行。在此基础上,通过添加β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、漆酶和表面活性剂与中性纤维素酶制剂中进行复配后在非缓冲体系中(自然pH值)水解中性汽爆秸秆,并用分批加酶水解提高了复合酶的酶解效率。结果表明,每克中性汽爆秸秆底物中加入10 FPU中性纤维素酶,75 IU β-葡萄糖苷酶,3 000 IU木聚糖酶和体积分数为0.5 % Triton-100,以100 g/L底物浓度水解120 h后,综合水解率为48.4 %。每克底物中复合酶以15+5 FPU,分批加酶水解120 h后综合水解率、纤维素水解率和半纤维素水解率分别为56.0 %、64.9 %和42.5 %。这有助于拓宽木质纤维素糖化工艺研究的思路,为木质纤维素材料高效糖化及后续乙醇发酵提供参考。     

稻草秸秆3种预处理方法的比较

底物w(纤维素)和w(半纤维素)是木质纤维素转化为乙醇、乳酸和其他化学品最为重要的因素。为了提高底物w(纤维素)、w(半纤维素)和糖化得率,该文采用稀硫酸、氢氧化钠和氢氧化钠联合过氧乙酸等3种化学方法对稻草秸秆进行了预处理。结果表明,用ρ(NaOH)=20 g/L的碱液于85℃与ρ(过氧乙酸)=60 g/L酸液于75℃联合处理秸秆时,秸秆w(纤维素)从41.5%上升到81.5%,w(半纤维素)下降为13.7%,纤维素酶酶解48 h葡萄糖质量浓度达37.7 g/L,木糖质量浓度为12.8 g/L;用ρ(NaOH)=20 g/L碱液于121℃处理秸秆时,秸秆w(纤维素)为66.3%,w(半纤维素)为20.2%,酶解60 h后葡萄糖质量浓度为33.5 g/L,72 h木糖质量浓度为15.1 g/L。     

稀酸浸渍气爆预处理对纤维素乙醇同步糖化发酵的影响

纤维素乙醇预处理过程效率偏低是影响纤维素乙醇发展的一个重要因素。通过改进传统蒸汽爆破预处理方法,在蒸汽爆破前加入稀酸浸渍,有效地提高了后续同步糖化发酵的水平。采用硫酸浸渍气爆预处理后的草浆同步糖化发酵乙醇质量浓度达到27.5 g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的81%;采用乙酸浸渍气爆预处理后的草浆同步糖化发酵乙醇质量浓度达到25.5 g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的77%;相比传统气爆草浆用于同步糖化发酵,稀酸预处理能有效地减少抑制物的生成,提高后续直接利用草浆进行同步糖化发酵的水平,从而提高生产效率,降低生产成本,是可应用于工业化纤维素乙醇生产的重要方法。     

氧气辅助湿热预处理对玉米秸秆酒精发酵的影响

为了解氧气（O₂）在玉米秸秆湿热预处理中的作用,优化玉米秸秆酒精生产工艺,本文采用三种不同湿热预处理条件处理玉米秸秆,即条件1（195℃,15min）、条件2（195℃,15min,12bar O₂）和条件3（195℃,15min,12bar O₂,2g/L Na₂CO₃）,并利用酿酒酵母对预处理后的玉米秸秆同步糖化发酵酒精工艺（SSF）进行了研究。实验结果表明：经过预处理,玉米秸秆分为固体滤饼与水解液两部分,其中绝大部分纤维素以固体形式保留在滤饼中,而半纤维素和木质素由于不稳定则发生了部分水解或降解。三种预处理条件下纤维素总体收率分别为91.2%、94.6%和95.9%,半纤维素总体收率分别为74.5%、50.3%和68.2%,固体滤饼中木质素质量分数分别为25.2%、17.5%和13.7%,纤维素酶解葡萄糖率分别为64.8%、65.8%和67.6%。表明氧气对纤维素收率影响不大,能够促进半纤维素的溶出。氧气主要与木质素发生反应,尤其与碱性物质碳酸钠（Na₂CO₃）结合,能够促进木质素降解,从而获得了较高的纤维素收率和纤维素酶解葡萄糖率。因此在底物质量分数8%,经过酿酒酵母142h发酵,经条件3处理的玉米秸秆获得的酒精浓度最高,最终酒精浓度达到25.0g/L,并且整个发酵过程没有明显的抑制作用产生。     

蒸汽爆破麦草同步糖化发酵转化乙醇的研究

近年来对木质生物资源同步糖化发酵转化乙醇的研究较多,但是,麦草同步糖化发酵转化乙醇的最佳工艺条件还未确定。文中采用正交试验设计的方法,对在混合酶(纤维素酶Celluclast 1.5 1,β-葡萄糖苷酶Novozym 188)与酿酒酵母菌作用下,稀硫酸催化的蒸汽爆破麦草原料同步糖化发酵转化乙醇的工艺条件进行研究,详细讨论了反应温度、底物质量浓度、发酵液pH值、纤维素酶浓度对乙醇质量浓度和得率的影响。结果表明,工艺条件对乙醇质量浓度和得率的影响程度由高到低依次为:底物质量浓度、纤维素酶浓度、发酵液pH值、反应温度。最佳工艺条件为反应温度35℃,底物质量浓度100 g/L,发酵液pH值5.0,纤维素酶浓度30 FPU/g。在此条件下,随着反应时间的延长,乙醇质量浓度持续上升。反应72 h后,乙醇质量浓度和得率分别达到22.7 g/L和65.8%。     

酸碱复合处理和酶浓度对药渣纤维素水解效率的影响

为了研究酸碱复合处理对药渣木质纤维素水解效率的作用效果,探究药渣纤维素转化酶解转化乙醇的可行性,以水提药渣为原料,用NaOH-PAA进行预处理,在不同反应体系下用纤维素酶进行水解。实验结果表明,预处理后药渣酶解的葡萄糖浓度比预处理前提高3～4倍;在酶总量不变的情况下,增加底物数量和酶浓度能显著提高反应体系中的葡萄糖浓度。83～116 mg/mL的底物浓度和5.8 U/mL的酶浓度可使反应体系中的葡萄糖浓度达到12 mg/mL以上。在83 mg/mL的底物浓度和5.8 U/mL的酶浓度下,对预处理后的丹参药渣、甘草药渣及混合药渣进行纤维素酶解,60 h时,其糖产率分别为29.07 g/kg、49.31 g/kg、52.83 g/kg。结论:预处理能显著提高纤维素的酶解效率,药渣的葡萄糖产率主要取决于其纤维素含量,与药渣类型没有密切关系。     

皇竹草稀硫酸预处理研究

研究了中低温稀酸预处理对皇竹草化学组成变化、纤维素酶水解得率与总糖得率的影响,并采用扫描电镜(SEM)对皇竹草纤维结构变化进行了分析.结果表明,随着硫酸浓度的增大、温度的升高和时间的延长,半纤维素含量大幅度降低,且预处理后纤维素酶水解得率也逐渐增大.较好的预处理条件为100 g皇竹草原料,在固液比1:5(g:mL)条件下,用质量分数4.0%硫酸在温度110 ℃下,经过8 h预处理后,纤维素保留率为87.48%,半纤维素水解率为93.68%,所得固体渣经纤维素酶水解72 h后得率为86.3%(纤维素酶用量40 FPIU/g,以纤维素质量计),100 g原料可得到总糖量为54.53 g.预处理后皇竹草纤维表面和细胞壁受到破坏,表面积增大,有利于纤维素酶水解作用的进行.