堆积糖化对玉米秸秆同步糖化固态发酵生产乙醇的影响

该文以玉米秸秆为原料,经蒸汽爆破预处理后接入Trichoderma reesei Rut C-40培养纤维素酶曲,将纤维素酶曲与汽爆秸秆混合堆积糖化后,接入酵母菌进行同步糖化固态发酵生产乙醇,通过Box-Behnken设计实验得到最适酶解工艺条件:酶曲/汽爆秸秆为1.2,温度46℃,pH值4.4,堆积糖化48h后酶解率可达到32.50%。将酶解糖化48h后的底物接入酵母菌,发酵96h后乙醇产率可达0.15g/g底物,较直接同步糖化发酵乙醇产率提高了9.3%。     

不同糖化玉米秸秆方法发酵乙醇的工艺研究

以玉米秸秆为原料,分别探讨了酶解糖化发酵乙醇和生物糖化发酵乙醇的效果。结果表明:纤维素酶糖化玉米秸秆发酵乙醇的最佳工艺条件为:纤维素酶量1 400 U/g DS,时间60 h,酵母接种量13%,发酵温度35℃。在此条件下,乙醇产率为0.144 g/g。黑曲霉糖化玉米秸秆发酵乙醇的最佳工艺条件:黑曲霉接种量13%,时间60 h,酵母接种量13%,温度35℃。在此条件下,乙醇产率为0.149 g/g。并对两种糖化发酵乙醇的方法进行了比较。     

利用SSF制取纤维乙醇的工艺研究

利用同步糖化发酵（SSF）技术,以汽爆玉米秸秆为主要原料,对纤维乙醇的发酵工艺进行研究。玉米秸秆经蒸汽爆破预处理后,酶解得率增大到85.0%。进一步利用Box-Behnken实验设计方法,选取酶用量、发酵温度和发酵时间为影响乙醇产率的主要因素,通过响应面分析得到了较优的工艺条件：底物浓度15%（w/v）,酶用量35FPU/g（底物）,发酵温度37℃,发酵时间90h。在优化的工艺条件下,乙醇浓度为42.2g/L,达到理论产量的82.6%。和分步糖化发酵（SHF）工艺结果比较,SSF具有更高的生产效率。     

酸性亚硫酸盐预处理桉木的分步和同步糖化发酵

本文以酸性亚硫酸盐预处理的桉木为原料,比较了不同固体浓度条件下进行分步(SHF)和同步(SSF)糖化发酵的水解与发酵产物得率。结果表明,SHF适合于固体浓度较低(2%和6%,w/w)的操作条件,当纤维素酶用量为20 FPU/g纤维素,酵母浓度为1g/L时,水解率可分别达到99.8%和94.8%,乙醇得率为94%和89%。SSF比SHF更适合于高浓的操作条件,当底物浓度为24%时,最高乙醇浓度可达56.7 g/L,是SHF得到乙醇浓度的1.7倍。     

酸预处理麦秆半同步和同步糖化发酵制乙醇条件优化

麦秆首先进行盐酸预处理,然后以盐酸预处理麦秆为底物通过正交实验优化了底物半同步和同步糖化发酵制乙醇条件。利用XRD对原料、酸预处理麦秆和发酵麦秆的结构特征进行分析。结果表明:盐酸预处理的麦秆半同步糖化发酵制乙醇的最佳条件为发酵温度36℃、酵母接种量0.1%、酶质量浓度0.8 g/L和发酵时间2 d,此时乙醇含量为19.16 g/L;盐酸预处理的麦秆同步糖化发酵制乙醇的最佳条件为发酵温度39℃、酵母接种量0.1%、酶质量浓度0.5 g/L和发酵时间4 d,此时乙醇含量为19.44 g/L;同步糖化发酵优于半同步糖化发酵;XRD分析表明酸预处理和发酵后,麦秆的结晶度降低。     

利用木薯淀粉为原料发酵生产丁二酸的研究

利用木薯粉为原料发酵生产丁二酸,将先糖化后发酵(SHF)和同步糖化发酵(SSF)2种发酵模式进行比较,发现SSF发酵模式在工艺上、产量上均优于SHF,进而对SSF的一些工艺条件进行摇瓶优化,得到SSF的最适发酵温度为37℃,糖化酶添加量为1000U/g,最适底物浓度60g/L.在7L发酵罐中进行放大实验,用木薯粉同步糖化发酵45h,最终丁二酸浓度为61.2g/L,乙酸浓度为4.66g/L,生产强度达到1.36g/(L·h),丁二酸转化率为89%.     

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。     

乙酸预浸渍用于小麦秸秆蒸汽预处理生产纤维素乙醇

通过改进传统蒸汽爆破预处理方法,利用两步法对小麦秸秆进行预处理.在蒸汽爆破前加入乙酸溶液预浸渍,有效的提高了后续同步糖化发酵的水平.采用乙酸预浸渍气爆预处理后的整个草浆和固形物同步糖化发酵乙醇浓度分别达到25.Sg/L、30.6g/L,分别达到葡萄糖乙醇理论产率的77％、90％;相比传统气爆,草浆和固形物同步糖化发酵乙醇浓度分别仅为17.5g/L、29.2g/L,葡萄糖转化为乙醇仅分别达到理论产率的63％、85％.通过提高固形物浓度到20％,乙酸预浸渍气爆处理后的固形物同步糖化发酵乙醇浓度可达67.3g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的96％.乙酸预浸渍气爆预处理能有效的减少抑制物的生成,提高木质纤维素结构破坏程度以及糖的回收率.     

糠醛渣的预处理、酶解优化及同步糖化发酵

以碱性过氧化氢（AHP）预处理的糠醛渣为原料进行酶解,有效地提高糖转化率。结果表明,在10%底物浓度下,24 h葡萄糖的 转化率达到了96.46%,比未预处理组提高了37.44%。 通过Mixture设计,确定了酶解的最优加酶量,即纤维素酶96%、半纤维素酶2%、 果胶酶2%。 对AHP预处理过的糠醛渣进行水洗能有效去除酶活抑制物,较未水洗组,24 h葡萄糖转化率提升了18.23%。 通过正交试验 优化糠醛渣同步糖化发酵（SSF）生成乙醇的条件为：反应温度38 ℃,pH 4.6,加酶量30 mg酶蛋白/g葡聚糖,酵母接种量10%。 在此最佳 条件下,糠醛渣同步糖化发酵96 h生成乙醇为理论转化率的88.64%。     

碱预处理秸秆同步糖化发酵生产丁二酸

研究了碱预处理秸秆及用琥珀酸放线杆菌Actinobacillus sucinogenes同步糖化发酵秸秆生产丁二酸。结果表明:用1.0%NaOH溶液于120℃分别预处理玉米、小麦和水稻3种秸秆2 h,其木质素的脱除率、纤维素与半纤维素的总保留率均在85%以上。以3种碱预处理后的秸秆为原料,在补加纤维素酶与纤维二糖酶的条件下,A.sucinogenes F3-21摇瓶厌氧发酵72 h,产丁二酸浓度分别为30.74 g/L、24.98 g/L和26.57 g/L;在7 L罐中厌氧发酵72 h,丁二酸浓度分别达到40.21 g/L,30.06 g/L和39.07 g/L,每克预处理秸秆产丁二酸分别为0.50g、0.38 g和0.49 g。并用钙盐法对玉米秸秆同步糖化发酵液进行提取,得到纯度为99.98%的丁二酸结晶。说明了玉米、小麦和水稻3种秸杆为原料进行同步糖化发酵生产丁二酸的可行性。     

利用小麦秸秆降解提取阿魏酸技术研究

采用超声波辅助碱醇法降解小麦秸秆提取阿魏酸,以期转化利用小麦秸秆资源。在单因素实验基础上,采用四因素三水平响应曲面分析法(RSA)对碱质量分数、碱醇比、提取温度、超声时间等提取工艺参数进行优化,并采用HPLC法对阿魏酸提取率进行测定。结果表明,在碱质量分数3.5%、碱醇比3.6∶1、提取温度30℃、超声时间42 min最优工艺条件下可有效降解秸秆,阿魏酸提取率可达8.014 mg/g;此技术为小麦秸秆综合利用提供新思路。     

绿色木霉和酿酒酵母降解稻草转化为乙醇的研究

以稻草作为碳源、污泥作为氮源,利用绿色木霉（Trichoderma viride）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）降解稻草转化为乙醇,并对该过程中影响乙醇产量的因素进行优化。结果表明,当预处理稻草与预处理污泥质量比为1∶10（g∶g）、降解培养基初始pH值为7、绿色木霉和酿酒酵母的接种量分别为4%和3%、降解温度为37 ℃和降解时间为48 h时,可得到乙醇的含量为49.25 mg/L。     

高浓度麦秸底物及低浓度纤维素酶含量SSF法生产乙醇工艺研究

利用高浓度的麦秸底物含量和低浓度纤维素酶载入量SSF法转化乙醇.找出了纤维素的转化率与麦秸底物含量及加入酶量之间的关系.在低浓度麦秸底物和低纤维素酶含量的条件下,乙醇的转化率仍可达到70%.在高浓度麦秸底物时候,纤维素酶含量的降低量对乙醇产率的减少量的影响呈先快后慢的特点,当发酵液酶活力为4FPU/mL时,乙醇的含量可以达到17g/L.     

Steam pretreatment and fermentation of the straw material "Paja Brava" using simultaneous saccharification and co-fermentation

Pretreatment, enzymatic hydrolysis and simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of the South American straw material Paja Brava were investigated. Suitable process conditions for an SO₂-catalyzed steam pretreatment of the material were determined and assessed by enzymatic digestibility of obtained fiber slurries for 72 h at a water insoluble solids (WIS) content of 2%. The best pretreatment conditions obtained (200°C, 5 min holding time and 2.5% SO₂) gave an overall glucose yield following enzymatic hydrolysis of more than 90%, and a xylose yield of about 70%. Simultaneous saccharification and co-fermentation of glucose and xylose (SSCF) of the pretreated material using the xylose-fermenting strain Saccharomyces cerevisiae TMB3400 was examined at WIS contents between 5% and 10%. In agreement with previous studies on other materials, the overall ethanol yield and also the xylose conversion decreased somewhat with increasing WIS content in the SSCF. In batch SSCF, the xylose conversion obtained was almost 100% at 5% WIS content, but decreased to 69% at 10% WIS. The highest ethanol concentration obtained for a WIS content of 10% was about 40 g/L, corresponding to a yield of 0.41 g/g in a fed-batch SSCF. The Paja Brava material has previously been found difficult to hydrolyze in a dilute-acid process. However, the SSCF results obtained here show that similar sugar yields and fermentation performance can be expected from Paja Brava as from materials such as wheat straw, corn stover or sugarcane bagasse.     

促进酵母菌乙醇发酵新方法

在发酵培养基中添加固态基质,研究不同固态基质对酵母菌乙醇发酵的促进作用。结果表明：在培养基中分别添加2g/100mL 的麦秸杆、花生壳、稻壳和锯末,可使发酵液中乙醇质量浓度提高了15.5%～24.8%。在4种不同固态基质中,稻壳对酵母菌乙醇发酵的促进作用最显著。以稻壳作为固态基质,确定了添加固态基质条件下酵母菌乙醇发酵的最适条件为：稻壳2.5g/100mL、初糖12g/100mL、温度30℃、发酵时间48h。在适宜的发酵条件下,发酵液中乙醇质量浓度可达到51.8g/L,为理论产率的92.7%。     

‘赤霞珠’葡萄皮渣中原花青素的提取工艺研究

研究乙醇浸提法和微波辅助浸提法提取“赤霞珠”葡萄皮渣原花青素的工艺。乙醇浸提法研究提取时间、提取温度、料液比、乙醇浓度四个因素对原花青素提取率的影响;微波辅助浸提法研究微波时间、乙醇浓度、料液比三个因素对原花青素提取率的影响。乙醇浸提法的最佳提取工艺为：提取时间55min,提取温度50℃,料液比1:8.5(g/ml),乙醇浓度55%,提取率为2.61%;微波辅助浸提法的最佳提取工艺为：微波功率320W,微波时间30s,乙醇浓度50%,料液比1:13(g/ml),50℃恒温水浴中浸提30min,提取率为3.99%。在最佳提取工艺条件下研究pH 值对原花青素提取率的影响。乙醇浸提法和微波辅助浸提法分别在pH4.5 和pH5 时,原花青素提取率最大,提取率分别为2.67% 和4.11%,表明酸提高了原花青素的提取率。     

KINETICS OF BIOETHANOL PRODUCTION FROM WHEAT MILLING BY-PRODUCTS

An overview of the potential application of wheat milling by‐products as substrate for bioethanol production is presented. In order to select a suitable microorganism, model fermentations were conducted using glucose and dry baker's yeast. The overall ethanol yield was nearly stable (ca. 0.35 g/g), independent of mash glucose concentration; mashes with 100 g glucose/L resulted in an overall ethanol productivity of 3.48 g/L·h. Slurries containing low‐grade wheat flour (LG) (100, 200 or 300 g/L) were used for simultaneous saccharification and fermentation (SSF) with Zymomonas mobilis. Fermentation performance was evaluated based on ethanol concentration (P), productivity (Q_v), yield (Y_P/S), production rate (Q_p) and glucose consumption rate (Q_s). Mashes containing 200 g LG/L produced about 52 g ethanol/L, with Q_vof 2.17 g/L·h. Based on the relatively high fermentation rate of LG, reaching peak ethanol productivity within ca. 9 h of SSF, considerable savings on fermentation time was achieved. Using Z. mobilis for LG fermentation, P was about 30% higher than that obtained with Saccharomyces cerevisiae.     

氧化物协同留硅蒸煮工艺的研究

在麦草NaOH-AQ法Al2O3留硅的基础上,实验采用了均匀设计及偏最小二乘法,研究了不同氧化物协同Al2O3留硅蒸煮工艺。得到的最佳工艺条件为:NaOH14.7%,Al2O30.1%,MgO0.1%,CaO3%,蒽醌0.05%;在160℃下,保温30min,液比1∶5。该实验条件下浆得率47.8%,KMnO4值9.01,纸浆Si O2含量3.02%,黑液Si O2含量0.85g/L,纸浆灰分10.39%;与NaOH-AQ法比较纸浆Si O2上升1.12点,灰分提高7.06百分点,有利于提高文化用纸的不透明度,黑液二氧化硅浓度下降约0.81百分点,黑液黏度降低,对黑液碱回收有利。实验结果表明不同氧化物协同氧化铝留硅作用效果明显。     

小麦和玉米发酵制备乙醇生产工艺比较

该实验对小麦和玉米两种不同原料发酵制备乙醇的生产工艺进行了对比，分析了小麦和玉米两种不同原料的组分及关键工艺指标的差异，并对小麦发酵制备乙醇的生产工艺进行了优化。结果表明，在相同的工艺条件下与玉米乙醇相比，小麦乙醇的液化黏度高、发酵酒分低、清液悬浮物高、废醪液量大。最佳小麦发酵制备乙醇的生产工艺为拌浆干物30%，粉碎粒度2.5 mm，木聚糖酶添加量0.05 kg/t小麦，在此优化条件下，小麦发酵制备乙醇的液化黏度约458 cP，发酵成熟醪乙醇含量为11.48 g/100 mL，淀粉出酒率达到51.3%，糖浆黏度为1 249 cP。