常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣的浓醪酶解

为了实现木质纤维素浓醪酶解在低酶载量时的"三高"(高浓度、高转化率和高转化效率),通过利用常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣为底物,筛选合适的基质质量浓度(150 g/L)、纤维素酶添加量(6 FPU/g基质)和添加剂(吐温80,30 mg/g基质)。接着采用分批补料策略使基质质量浓度达到350 g/L,考察了不同加酶方式对分批补料浓醪酶解的影响。酶解72 h酶解液葡萄糖质量浓度达到132 g/L,葡萄糖转化率达到了理论值的60%。结果表明,常压甘油有机溶剂预处理基质具有较好的可酶解性,添加吐温80可以显著提高酶解效率。常压甘油有机溶剂预处理甘蔗渣的分批补料浓醪酶解推动了纤维素乙醇浓醪发酵工业化进程。     

碱性过氧化氢预处理后汽爆玉米秸秆半同步糖化发酵生产乙醇

为了实现纤维素乙醇生产的"三高"(高浓度、高转化率和高发酵效率)指标,以复合预处理处理后的玉米秸秆为基质,探究其半同步糖化发酵工艺过程。通过对其高底物浓度预酶解过程特性考察,确定其最佳预酶解工艺为:在加酶量30 FPU/g干基质和50℃下,以15.6%(w/v)为起始基质浓度,在酶解12 h时补加相当于20%(w/v)初始基质浓度的干物料后继续酶解24 h。在最佳预酶解工艺基础上,探究了培养基成分和培养条件对乙醇发酵的影响,确定了发酵过程工艺:酵母提取物16 g/L、接种龄20 h、接种量0.6 g干菌体/L、发酵温度39℃和PEG4000 0.01 g/g干基质。在最佳的半同糖化发酵工艺下,发酵24 h后,乙醇产量达73.75 g/L,发酵效率为3.07 g/(L·h),转化率为61%。结果表明通过补料半同步糖化发酵过程可以实现高浓度和高发酵效率双重目标,这有利于推进纤维素乙醇生产的工业化发展。     

木薯渣分批补料酶水解及酒精发酵的研究

木薯渣是木薯淀粉加工后的废弃物,碳水化合物含量高。实验利用复合酶对木薯渣中淀粉和纤维素等碳水化合物非热水解进行了探索,结果表明:木薯渣具有较好的酶解性能;随着底物浓度的增大,酶解液糖浓度也不断提高,酶解得率逐渐降低;与间歇糖化工艺相比,16%底物在相同的水解条件和相同的酶添加量的条件下,采用4%的起始底物浓度,每隔12 h进行补料,葡萄糖得率从53.6%提高到72.4%;以不添加任何营养物质的水解液为原料进行酒精发酵,24h乙醇浓度达到24.9 g/L,乙醇得率达到42%,发酵效率为82%,乙醇产率达到1.04 g/(L.h),葡萄糖利用率达到97%。     

木糖渣发酵制备乙醇

木糖渣含有大量的纤维素,可以用作生产燃料乙醇的原料。以木糖渣为原料,研究了酶用量及底物浓度对于乙醇浓度的影响。结果表明,当底物浓度为10 g/100 m L,酶用量由15 FPU/g底物增加到35 FPU/g底物,发酵72 h乙醇浓度由22.5 g/L增加到32.0 g/L。对发酵时间为48 h时酶用量与乙醇浓度进行了拟合,拟合后方程的相关系数R~2为0.955;当底物浓度由5 g/100 m L增加到20 g/100 m L时,发酵96 h时乙醇浓度分别为12.1 g/L、29.0 g/L、38.5 g/L、37.5 g/L。采用补料同步糖化发酵,进一步研究了补料次数对于乙醇浓度的影响,结果表明,初始底物浓度为15 g/100 m L,经过1~5次补料,补料后的总底物浓度为30 g/100 m L,发酵120 h补料次数为2次的乙醇浓度可以达到70.0 g/L,方差分析表明,补料次数对于乙醇浓度没有显著影响。对比了不同补料量对于乙醇浓度的影响,结果表明,初始底物浓度为15 g/100 m L,补料至底物浓度分别为40 g/100 m L、50 g/100 m L、52.5 g/100 m L时,发酵96 h乙醇浓度分别为65.2 g/L、62.1g/L、63.5 g/L。研究了半同步糖化发酵对于乙醇浓度的影响,发酵48 h乙醇浓度仅为14.4 g/L。     

高浓玉米秸秆碱法预处理及半同步糖化发酵生产乙醇的工艺研究

为实现玉米秸秆高效转化可发酵糖,提升玉米秸秆生产纤维素乙醇竞争力,对碱过氧化氢法预处理后高浓玉米秸秆半同步糖化发酵生产燃料乙醇的工艺进行了研究。建立底物浓度与酶解糖得率关系模型,以确定适宜的底物浓度。向预处理后的玉米秸秆中添加吐温20,考察其酶解过程特性,确定吐温20最适添加量。结果表明,酶解最适条件为:底物质量浓度200 g/L,吐温20添加量8%(ω)。在该条件基础上,对酵母种龄、吐温20对酵母发酵影响、半同步糖化发酵预酶解时间、半同步糖化发酵的时间、发酵温度进行了研究,确定了半同步糖化发酵的工艺条件为:种龄16 h,吐温20添加量5%(ω),预酶解时间9 h,半同步糖化发酵时间7 d,温度34℃。在最佳条件下,发酵7 d后,乙醇浓度达到23. 64 g/L,乙醇转化率达到76. 54%,较对照组(不添加吐温20)转化率提升3. 41%。该工艺条件下能实现高浓玉米秸秆高效转化可发酵糖及乙醇的目的。     

微波辅助稀酸预处理玉米芯同步糖化发酵制备乙醇

采用微波辅助稀酸预处理玉米芯以除去半纤维素和果胶等杂质,并降低纤维素的结晶度,然后经同步糖化发酵制备燃料乙醇,建立了制备乙醇的最佳工艺条件。利用热带假丝酵母种子液接种,发酵底物浓度20 g/100 m L,纤维素酶添加量质量分数为2%(相对于干物料),接种量体积分数为10%,150 r/min,33℃振荡培养48 h,终点乙醇产量达到30.98 g/L。采用分批补料方式,底物浓度提高到30 g/100 m L,其他条件不变培养60 h,终点乙醇产量达到41.23g/L。     

基于二次发酵酵母活力确定乙醇分批补料发酵最佳补料时间

研究了二次发酵酵母活力以确定最佳补料时间,旨在为甘蔗糖蜜补料发酵提供研究基础。通过不同糖质量浓度乙醇分批发酵试验选择乙醇分批补料发酵最佳初糖质量浓度;然后将主发酵(初总糖220 g/L)不同时间点(0、6、12、18、24、30、36 h)取样酵母以相同细胞数接入二次发酵液中,通过分析二次发酵酵母的细胞活性、耗糖能力和乙醇生成能力,得到主发酵酵母活力最强的时间点;最后进行乙醇分批补料发酵验证试验。结果表明:二次发酵酵母活力强弱反映了所对应的主发酵取样时间点酵母活力,在二次发酵酵母发酵活力最强所对应的主发酵时间点(24 h)补料,主发酵效果最好;乙醇质量浓度为(136.62±1.10) g/L、乙醇产率为(2.53±0.02) g/(L·h)和总糖发酵效率为83.34%,说明二次发酵酵母活力可以作为确定乙醇发酵分批补料时间的指标。     

补料分批发酵生产谷胱甘肽的研究

考察5L 发酵罐中分批补加葡萄糖对发酵生产谷胱甘肽(GSH)的影响。采用20g/L 初糖质量浓度,在发酵12h 至27h 每隔3h 分别补加22、24、24、24、24g/L 和22g/L 葡萄糖,可以使酿酒酵母在发酵33h 时GSH 质量浓度达到72.49mg/L,细胞干质量浓度达到28.52g/L,分别为初糖20g/L 分批培养方式的2.86 倍和4.93 倍。补料分批发酵可以明显促进酿酒酵母生长和提高GSH 的合成。     

玉米芯酶解糖化条件研究

测定了黑曲霉X-1菌株液体发酵制备的粗酶液中酶的种类,以及利用该粗酶液对不同植物纤维素原料、pH值、温度、底物浓度和酶解时间分别进行实验.结果表明:该粗酶液酶系组成为复合酶,除具有很高的木聚糖酶外,还含有较高的纤维素酶、β-葡聚糖酶及少量的纤维二糖酶.同时得到酶解糖化玉米芯的最佳条件:pH4.5、温度45°C,加入3%玉米芯粉酶解48h,糖化液中总糖达17.94mg/mL,还原糖达14.16mg/mL,糖化率达到59.4%.     

热醋酸梭状芽胞杆菌发酵葡萄糖和木薯粉产醋酸

在恒定pH值条件下,利用同型乙酸菌热醋酸梭状芽胞杆菌(Clostridium thermoaceticum)进行葡萄糖分批发酵、补料分批发酵和木薯粉发酵醋酸的初步研究.最适发酵葡萄糖模式:补糖的同时加入3倍量的氮源和微量元素补料分批发酵.醋酸产量40.2g/L,葡萄糖利用率98%,葡萄糖转化率0.82g/g,发酵时间为216h.结合葡萄糖发酵特点和木薯粉酶解条件摸索出木薯粉发酵条件:木薯液化后直接加入适量的糖化酶进行发酵并在发酵过程中补加适量糖化酶使醪液中葡萄糖浓度保持在一定范围内.醋酸产量47.3g/L,葡萄糖利用率94.75%,葡萄糖转化率0.89g/g,发酵时间192h.不添加过量的氮源和微量元素同时省略了糖化工段,底物转化率提高时间缩短,是比较理想的发酵模式.