木薯酒精渣的预处理及补料同步糖化发酵制取乙醇

木薯酒精渣的处置是制约木薯燃料乙醇大规模产业化的问题之一。本文立足于探索木薯酒精渣利用途径,分析了木薯酒精渣的主要成分,对比了氨水、氢氧化钠、氨水组合稀硫酸3种预处理方式对于木薯酒精渣纤维素和木素含量及纤维素酶水解效率的影响,分析了处理前后木薯酒精渣的表面结构及纤维素结晶度,并以氨水处理后的木薯酒精渣为底物,进行了同步糖化发酵。结果表明,3种预处理方法中组合预处理能更好地增加纤维素含量和提高纤维素酶水解效率,与未处理原料相比,组合预处理后纤维素含量增加了111.26%,木素下降了35.05%,酶水解72h纤维素转化率从42.10%增加到61.71%。氨水预处理后,原料的木素含量降低,处理后木薯酒精渣的表面变得更加粗糙,纤维素结晶度有所增加,以氨水处理后的木薯酒精渣为底物进行分批补料同步糖化发酵,当初始底物浓度为100.0g/L,分别在20h、40h、60h进行补料至最终底物浓度为400.0g/L时,发酵120h乙醇浓度达到51.0g/L。     

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。     

乙醇酸甲酯水解制备乙醇酸

自制了keggin型磷钨酸(H_3[PW_(12)O_(40)]·21H_2O),并用红外光谱仪和X射线衍射仪进行表征。以乙醇酸甲酯为反应底物,考察了催化剂用量、反应温度和反应时间对水解反应的影响。实验结果表明,乙醇酸甲酯水解的最佳条件为:n(H_3[PW_(12)O_(40)]·21H_2O)∶n(乙醇酸甲酯)∶n(H_2O)=1∶200∶800(mol)、反应时间4h、反应温度80℃,此时乙醇酸甲酯的转化率为56.34%,乙醇酸的选择性为98.66%。     

木薯渣降解菌发酵条件及产酶特性研究

木薯渣是一种重要的工业废弃物资源,为加速其资源化高效利用,本文采用正交试验法L9(34)研究了不同条件下木薯渣降解菌黑曲霉2的产纤维素酶活性,试验通过设置不同碳源、温度、装液量、初始p H等条件研究其对黑曲霉2发酵水平及产酶活性的影响。结果表明:当采用原始菌株接种、培养基初始p H为6.5、培养温度为35℃、装液量为150 m L/250 m L三角瓶、木薯渣为碳源底物时,培养48 h黑曲霉2产纤维素酶活性最高,达1165.5966μg·m L-1·min-1;同时,模拟堆肥研究表明,接种木薯渣降解菌能提高堆肥过程中纤维素酶活性。本研究为今后黑曲霉2规模化生产及科学应用提供了参考依据。     

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%。     

乙醇酸甲酯水解制备乙醇酸工艺

在固定床反应器内,对乙醇酸甲酯催化水解制备乙醇酸工艺进行研究,考察了反应温度、水酯物质的量比和空速对乙醇酸甲酯转化率的影响。结果表明,优化的水解工艺条件为质量空速(1~3)h-1,反应温度(70~85)℃,水酯物质的量比5~10。年产1 000 t合成气制乙醇酸中试试验结果表明,采用反应精馏进行乙醇酸甲酯水解,在回流比0.5~6.0条件下,乙醇酸甲酯水解转化率接近100%,乙醇酸水溶液产品质量达到企业标准要求。     

氢氧化钠预处理泥炭酶解发酵产乙醇实验研究

通过发酵实验研究草本泥炭产乙醇的影响因素,为探索泥炭的乙醇化利用途径奠定基础。首先用碱溶液对粉粹后的草本泥炭预处理,然后纤维素酶酶解,将酶解液控制在不同发酵条件下开始厌氧发酵,研究时间、pH、温度和酵母加入量4个因素对实验的影响,最后通过正交试验选择草本泥炭发酵产乙醇的最佳工艺条件。结果表明：草本泥炭可以通过酶解发酵产生乙醇;酵母加入量对草本泥炭发酵产CH₃CH₂OH的影响最大;在发酵时间48 h、发酵温度41℃、发酵pH=3.0、酵母加入量0.75%时,酒精度可达到2.67%(体积分数)。     

乙醇酸甲酯水解制乙醇酸中组分的测定

建立了乙醇酸甲酯水解制乙醇酸中组分及含量的高效液相色谱快速测定方法。采用超高效液相色谱与二极管阵列检测器/四级杆-飞行时间串联质谱(UPLC-PDA/Q-To F MS/MS)联用技术对乙醇酸产品进行定性分析,高效液相色谱进行检测,外标法定量。本方法,乙醇酸和乙醇酸甲酯在0.01~100 mg/m L范围内呈现良好的线性关系(r20.999);检出限分别为0.0102 mg/m L和0.0208 mg/m L;加标回收率为95%~105%;相对标准偏差(RSD)为0.01%~0.86%。本方法已用于乙醇酸工业生产的过程分析及乙醇酸产品的质量控制。     

酸和碱预处理对麻竹酶水解糖化的影响

研究了121℃下硫酸和氢氧化钠预处理对麻竹酶水解还原糖收率的影响,测定了不同预处理液质量分数和预处理时间对还原糖收率的影响,以及预处理后的预处理液中还原糖含量。结果表明,氢氧化钠预处理能显著提高还原糖收率,在氢氧化钠质量分数为2%,预处理时间60min时还原糖收率可达0.367g/gDS。硫酸预处理对还原糖收率的提高幅度不大。但硫酸预处理后的预处理液中还原糖含量较高,在硫酸预处理液质量分数为2%,预处理时间为90min时还原糖收率可达0.152g/gDS。两种预处理方法在121℃下的还原糖收率均高于100℃下的还原糖收率。     

β-葡萄糖苷酶的发酵工艺优化及在木糖渣酶水解中的应用

木糖渣有较高的纤维素含量,可以用作诱导产生β-葡萄糖苷酶的碳源。本文以木糖渣为诱导碳源,优化了黑曲霉发酵产β-葡萄糖苷酶的工艺。首先利用Plackett-Burman实验设计在6个因素中筛选出了影响产酶的主要因素,分别为麦麸、硫酸铵、硝酸钠。在筛选基础上,利用三因素五水平的中心组合对3个因素进行了进一步的优化,并用响应优化器得到了产酶的最佳条件麦麸、硫酸铵、硝酸钠的浓度分别为26.7g/L、10.0g/L、10.0g/L,在得到的最佳条件下,酶活可以达到15.0IU/mL。对拟合模型进行了方差分析,结果表明模型的R²值为92.12%,P值为0,模型拟合较好,可以对实验结果进行预测。以木糖渣为底物,用诱导制备的复配酶液验证了其水解效率,结果表明当里氏木霉粗酶液与黑曲霉粗酶液1：1复配时,酶水解效率为里氏木霉粗酶液的4倍。     

木薯淀粉酸水解制可溶性淀粉

以木薯淀粉为原料，加盐酸进行水解制备可溶性淀粉。通过正交实验探索了影响因素并优选出操作条件。     

木薯淀粉酸水解制可溶性淀粉

以木薯淀粉为原料，加盐酸进行水解制备可溶性淀粉。通过正交实验探索了影响因素并优选出操作条件。     

木薯乙醇浓醪发酵工艺进展

木薯是我国现阶段可以大规模工业利用、经济上可行的非粮燃料乙醇生产原料,具有广阔的发展前景。作者从木薯原料的除砂、优良酿酒酵母的选育、降低物料粘度、优化发酵工艺条件等关键性因素着手,介绍了木薯乙醇浓醪发酵的技术现状、发展趋势及存在的问题。     

水抽提物对稀酸预处理玉米秸秆酶水解的影响

采用水抽提方法得到玉米秸秆中的水抽提液,研究水抽提液、水抽提液的稀酸水解液对水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆酶水解性能的影响。研究结果表明,与未处理玉米秸秆相比,水抽提玉米秸秆的酶水解性能有所提高,从48 h的9.88%提高到23.56%;与稀酸预处理玉米秸秆相比,稀酸预处理的水抽提玉米秸秆酶水解性能略有提高,从48 h的67.07%提高到73.44%;通过向水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆中添加水抽提液的酶水解结果表明,与未添加的空白样相比,添加水抽提液对酶水解得率的影响极小(2%以内),但水抽提液经过稀酸水解后再添加到水抽提玉米秸秆和稀酸预处理的水抽提玉米秸秆中,可以发现与未添加的空白样相比,酶水解得率大幅度降低,酶解48 h时分别下降了15.03%和13.96%,这说明水抽提液在稀酸预处理过程中产生了对酶水解有抑制作用的物质。因此,通过水抽提去除部分水抽提物可减少稀酸预处理过程中抑制物的产生,从而提高酶水解得率的能力。     

低浓度的酸碱及双酶解预处理对麦糟发酵乙醇的影响

研究综合利用木质纤维三大组分的生物转化过程。将麦糟的醇不溶物按料液比1:8(W/V)加入0.1 mol·L-1NaOH,浸泡24 h,264 W微波处理20 min后,调pH 5.0、45℃,加50 U·mL-1的木聚糖酶粗酶液反应12 h后,再加入40 mU·mL-1的阿魏酸酯酶粗酶液反应12 h,将沉淀洗至中性,烘干,乙醇抽提,得到酶降解后麦糟的醇不溶物残渣。此残渣在料液比1:40(W/V),纤维素酶量200 U/g(麦糟的醇不溶物),反应时间36 h,初始pH值为4.5,50℃条件下进行水解,此残渣的纤维素酶解糖化率为78.5%。将残渣的水解液进行乙醇发酵,其乙醇的产量为0.27 g g 1(麦糟的醇不溶物),对应的转化率为48.72%,为理论纤维素的糖转化率的86.06%。实验结果表明经低浓度的酸碱及双酶解预处理的麦糟,经纤维素酶酶解,发酵乙醇是可行的,此研究为木质纤维的综合利用提供应用研究基础。     

甘薯渣发酵乙醇的工艺研究

研究了甘薯渣同步糖化发酵乙醇的最佳工艺条件,考察了不同酵母接种量、水料比、发酵时间和 pH 对甘薯渣发酵乙醇的影响。通过单因素、正交试验,最终确定同步糖化发酵乙醇的最佳条件为：接种量1.4%,水料比25：1,发酵时间108h,pH 5.5。在此条件下乙醇得率为34.78%,糖利用率为73.76%。     

木薯干原料同步糖化发酵生产乙醇

提出了用木薯干为原料,同步糖化发酵(SSF)开发燃料乙醇的新工艺. 对各个影响条件进行了研究,获得了最佳的工艺条件：原料粉碎粒度0.45 mm,加水比2.8, 100℃下蒸煮30 min,a-淀粉酶、糖化酶的添加量分别为10, 180 U/g, 30℃下发酵48 h. 并与普通的先糖化后发酵(SHF)生产模式进行了对比,认为SSF具有工艺简单、能耗低、发酵迅速、醪液酒精度高等众多优点,值得工业推广.     

大豆秸秆酶水解及L-乳酸发酵

用纤维素酶对氨预处理后的大豆秸秆进行酶水解,利用纤维素酶的作用使纤维素、半纤维素水解为可溶性糖,继而研究了用干酪乳杆菌及清酒乳杆菌进行L-乳酸发酵,通过微生物发酵将生成的可溶性糖转化为用于生产具有可生物降解性的聚乳酸塑料的原料乳酸,实现可再生资源的充分利用.结果表明,实验条件下,5%的大豆秸秆经酶水解后,还原糖浓度为242.25 mg•g^-1,纤维素糖化率为51.22%.清酒乳杆菌、干酪乳杆菌及该两种混合菌种发酵酶解液所得L-乳酸的转化率分别为 48.27%、56.42%和71.05%.     

生物质水解发酵生产燃料乙醇的研究进展

生物质原料丰富多样,用其发酵生产燃料乙醇,能缓解当今世界日益凸显的能源问题.本文综述了这一领域国内外的研究概况,纤维素原料水解发酵制取燃料乙醇的生产工艺,重点介绍了水解液的脱毒,发酵有关的微生物,菌种选育和几种典型的发酵工艺;对发酵乙醇的几种典型微生物如酿酒酵母、管囊酵母、树干毕赤酵母、休哈塔假丝酵母和运动单胞菌等进行了介绍,并对当今存在的问题进行了分析和展望.     

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。