甜高粱莖稈汁液發(fā)酵制取乙醇的試驗(yàn)研究.pdf

1、本文結(jié)合遼寧省科技攻關(guān)項(xiàng)目“生物質(zhì)制取乙醇燃料新技術(shù)及應(yīng)用開發(fā)”(編號(hào)：2003224003)和歐盟第五框架資助項(xiàng)目“生物酒精在中國(guó)農(nóng)業(yè)及大城市郊區(qū)中小企業(yè)交通運(yùn)輸中的應(yīng)用”(編號(hào)：ICA4-2002-10023)進(jìn)行的。主要的研究方法和內(nèi)容有：通過在某一地區(qū)對(duì)一種較為優(yōu)良的甜高粱品種在不同的播種期進(jìn)行的種植栽培試驗(yàn)，并跟蹤調(diào)查其主要的生長(zhǎng)指標(biāo)和含糖量指標(biāo)，考察不同種植期對(duì)甜高粱主要生物性狀及成糖的影響，并確定在該地區(qū)該品種的甜高粱作為

2、飼用和作為發(fā)酵制取酒精之用較好的種植時(shí)間；通過應(yīng)用固定化酵母技術(shù)發(fā)酵甜高粱制取酒精的試驗(yàn)研究，確定在固定化酵母發(fā)酵中，甜高粱莖稈汁液酒精發(fā)酵較為適宜的溫度，攪拌速率、pH以及粒子填充率等較優(yōu)的工藝條件；將制備好的固定化酵母粒子，在不改變固定化酵母活性的前提下，用化學(xué)試劑對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的交聯(lián)，以達(dá)到增強(qiáng)固定化酵母的化學(xué)強(qiáng)度和使用壽命的目的，并在此基礎(chǔ)上對(duì)相應(yīng)化學(xué)試劑的使用濃度和處理時(shí)間做初步的確定。 通過試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：

3、 1、在上海地區(qū)，六月初種植的“沈農(nóng)甜雜2號(hào)”甜高粱幾個(gè)主要生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)時(shí)間和全生長(zhǎng)期比五月初種植的甜高粱有所縮短，五月初種植的“沈農(nóng)甜雜2號(hào)”甜高粱莖稈和葉的總的生物學(xué)產(chǎn)量比六月初種植的高出27.82％。同時(shí)通過推遲甜高粱的種植時(shí)間30天左右，甜高粱莖稈中糖分的保持時(shí)間可以延長(zhǎng)10～14天，并有利于提高甜高粱莖稈汁液中總糖的積累水平。 2、應(yīng)用固定化技術(shù)發(fā)酵甜高粱莖稈汁液制取燃料乙醇的較為合適的發(fā)酵工藝參數(shù)為：溫度34℃、

4、轉(zhuǎn)速150～200r·min-1、pH值4.5以及粒子填充率為25％。同時(shí)此工藝參數(shù)的驗(yàn)證性試驗(yàn)分別在搖瓶和5L的生物反應(yīng)器中進(jìn)行，結(jié)果顯示在搖瓶中進(jìn)行甜高粱莖稈汁液的酒精發(fā)酵的酒精得率為91.39％，糖利用率為88.65％；在5L反應(yīng)器中發(fā)酵甜高粱莖稈汁液的酒精得率為96.61％，糖利用率為99.86％。篩選得出的工藝條件的參數(shù)較適合固定化酵母發(fā)酵甜高粱莖稈汁液制取燃料乙醇的應(yīng)用。 3、通過不同濃度的三亞乙基四胺(TTA)和戊

5、二醛(GLU)在不同的處理時(shí)間條件下強(qiáng)化固定化酵母粒子較好的方案為：TTA的濃度為0.5％，TTA的處理時(shí)間為120min，GLU的處理濃度為0.5％以及GLU的處理時(shí)間為8min，此方案具有較優(yōu)的化學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)，其值為G％=95.32％，通過在反應(yīng)器中發(fā)酵甜高粱莖稈汁液的多批的驗(yàn)證性試驗(yàn)結(jié)果顯示此方案強(qiáng)化后的固定化酵母粒子的發(fā)酵穩(wěn)定性要優(yōu)于空白的發(fā)酵穩(wěn)定性，強(qiáng)化后的固定化酵母粒子的發(fā)酵甜高粱莖稈汁液制取酒精的平均酒精得率為84.78％，

6、而未經(jīng)處理的固定化酵母粒子的發(fā)酵甜高梁的酒精得率為84.32％。同時(shí)對(duì)每批發(fā)酵后的的固定化粒子的物理強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定結(jié)果顯示，在未發(fā)酵前，此法強(qiáng)化后的固定化酵母粒子的物理強(qiáng)度高于未強(qiáng)化的固定化酵母粒子46.32％，通過8批次的甜高粱莖稈汁液酒精發(fā)酵后的固定化酵母粒子的物理強(qiáng)度降低率，強(qiáng)化后的固定化酵母粒子為23.72％，未強(qiáng)化的固定化酵母粒子則為38.26％?？傊?，強(qiáng)化處理后的固定化酵母粒子在保證了其發(fā)酵穩(wěn)定性和發(fā)酵性能的同時(shí)，在化學(xué)強(qiáng)度(