首页 > 学术论文

脱毒和萃取技术发酵玉米秸秆水解液产丁醇研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:45:49
热度:

脱毒和萃取技术发酵玉米秸秆水解液产丁醇研究【摘要】:随着能源危机和环境问题的日益突出,使得新型可再生能源开发迫在眉睫。丁醇具有能量密度较高等优点,在替代汽油作为燃料方面性能优于乙醇

【摘要】:随着能源危机和环境问题的日益突出,使得新型可再生能源开发迫在眉睫。丁醇具有能量密度较高等优点,在替代汽油作为燃料方面性能优于乙醇。利用木质纤维质原料发酵生产丁醇,能够有效降低发酵过程的原料成本。本文在研究玉米秸秆水解液中有毒物质对丁醇发酵影响的基础上,探索了不同脱毒方法对玉米秸秆水解液中有毒物质的去除效果及其对丁醇发酵的影响,构建了玉米秸秆水解液高效脱毒技术体系;通过萃取剂的选择、丁醇萃取发酵条件的优化,建立高效的纤维丁醇萃取发酵工艺,以期为纤维丁醇工业化生产提供技术支撑。首先对6种玉米秸秆水解液中存在的抑制物进行研究,分析这些物质对发酵过程的影响。结果表明:在1 g/L添加量发酵结果中对C.acetobutylicum CICC 8016抑制作用从高到低依次为香豆酸、甲酸钠、乙酰丙酸、糠醛、5-HMF。添加0.5 g/L甲酸钠就可以抑制78.7%的总溶剂产量,添加3 g/L乙酰丙酸对总溶剂的抑制率只有12.4%。1 g/L糠醛存在时就会使发酵有所延滞,2 g/L就完全抑制了菌体生长和溶剂产生;而5-HMF在0.1~1 g/L的添加浓度对菌体生长和溶剂产生影响均不太明显。香豆酸在0.2 g/L以下的水平可以促进菌体生长,超过0.5 g/L抑制作用开始体现,1 g/L完全抑制菌体生长和溶剂产生。通过对overliming、汽提、萃取、离子交换树脂、旋转蒸发这5种脱毒方法的比较,得出Overliming、萃取、旋转蒸发、D941树脂对糖类损失率较低;汽提对甲酸和乙酸去除效果较好;Overliming、萃取、汽提旋转蒸发对5-HMF去除效果较好,但是Overliming和萃取对糠醛去除效果较差;阴离子交换树脂对脱毒效果整体较好,其对总酚去除率可达到86.2%以上。利用脱毒后水解液进行丁醇发酵结果表明使用阴离子交换树脂脱毒后丁醇发酵产量较其他处理高,其中D301弱碱性阴离子交换树脂对水解液脱毒后进行发酵丁醇和总溶剂产量最高,分别达到6.89和10.27 g/L,总溶剂得率为0.36 g/g,总糖利用率达到99.1%。D301脱毒后的5.7%水解糖丁醇发酵总溶剂为11.4 g/L。通过萃取剂的选择和玉米秸秆水解液丁醇发酵研究,确定油醇适合用于丁醇萃取发酵。玉米秸秆水解液萃取发酵的最适油醇添加时间为0 h,添加比例为1:1,得到优化后的发酵结果为丁醇产量3.28 g/L,总溶剂产量4.72 g/L,与传统发酵过程相比二者产量分别提高905.5%和881.4%。经过D301脱毒后5%水解糖浓度进行油醇萃取发酵萃取发酵(油醇添加比例为1:1),丁醇和总溶剂产量分别达到10.34 g/L、14.72 g/L,发酵得率为0.31 g/g。 【关键词】:玉米秸秆水解液 抑制物 脱毒 丁醇发酵 萃取
【学位授予单位】:河南农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ923;S216.2
【目录】:
  • 致谢4-9
  • 摘要9-10
  • abstract10-12
  • 第一章 文献综述12-22
  • 1 燃料丁醇研究现状12-14
  • 1.1 丁醇发酵概述12-13
  • 1.2 丁醇发酵技术的改进13-14
  • 2 萃取发酵14-15
  • 3 木质纤维素水解液脱毒与丁醇发酵研究进展15-20
  • 3.1 木质纤维素水解液的构成15-16
  • 3.2 水解抑制物对丁醇发酵的影响16-17
  • 3.2.1 酸类物质16-17
  • 3.2.2 醛类物质17
  • 3.2.3 酚类物质17
  • 3.3 水解液脱毒17-19
  • 3.3.1 物理法脱毒17-19
  • 3.3.2 化学法脱毒19
  • 3.3.3 生物脱毒19
  • 3.4 纤维丁醇脱毒发酵19-20
  • 4 课题研究意义、目的和内容20-21
  • 4.1 立题意义和目的20-21
  • 4.2 课题研究内容21
  • 5 技术路线21-22
  • 第二章 玉米秸秆水解液脱毒与丁醇发酵研究22-50
  • 1 材料与方法22-25
  • 1.1 菌种22
  • 1.2 玉米秸秆22
  • 1.3 离子交换树脂22
  • 1.4 酶制剂22
  • 1.5 培养基22-23
  • 1.5.1 活化培养基22
  • 1.5.2 种子培养基22
  • 1.5.3 发酵培养基22-23
  • 1.5.4 抑制物添加培养基23
  • 1.6 菌种活化23
  • 1.7 种子液制备23
  • 1.8 玉米秸秆水解液制备23
  • 1.9 水解液脱毒23-24
  • 1.9.1 阴离子交换树脂脱毒23
  • 1.9.2 Overliming过中和酸碱脱毒23
  • 1.9.3 萃取脱毒23-24
  • 1.9.4 汽提脱毒24
  • 1.9.5 旋转蒸发脱毒24
  • 1.10玉米秸秆水解液脱毒后发酵试验24
  • 1.11总溶剂的测定24
  • 1.12残糖、有机酸和抑制物测定方法24
  • 1.13总酚测定方法24-25
  • 1.14溶剂产生速率和发酵得率的计算25
  • 2 结果与分析25-49
  • 2.1 玉米秸秆水解液成分分析25-26
  • 2.2 玉米秸秆水解液中抑制物对C. acetobutylicum CICC8016丁醇发酵的影响26-42
  • 2.2.1 甲酸钠对C. acetobutylicum CICC8016的影响26-28
  • 2.2.2 乙酸钠对C. acetobutylicum CICC8016的影响28-32
  • 2.2.3 乙酰丙酸对C. acetobutylicum CICC8016的影响32-35
  • 2.2.4 香豆酸对C. acetobutylicum CICC8016的影响35-37
  • 2.2.5 5-羟甲基糠醛对C. acetobutylicum CICC8016的影响37-39
  • 2.2.6 糠醛对C. acetobutylicum CICC8016的影响39-41
  • 2.2.7 6 种水解液抑制物对C. acetobutylicum CICC 8016发酵影响比较41-42
  • 2.3 玉米秸秆水解液脱毒研究42-46
  • 2.3.1 Overliming(过中和酸碱)脱毒法42
  • 2.3.2 萃取脱毒法42-43
  • 2.3.3 汽提脱毒法43
  • 2.3.4 旋转蒸发脱毒法43-44
  • 2.3.5 离子交换树脂脱毒法44-45
  • 2.3.6 5 种脱毒方法脱毒效果比较45-46
  • 2.4 玉米秸秆水解液脱毒后丁醇发酵研究46-48
  • 2.5 高浓度玉米秸秆水解糖D301脱毒后丁醇发酵48-49
  • 3 本章小结49-50
  • 第三章 玉米秸秆水解液丙酮丁醇萃取发酵研究50-58
  • 1 材料与方法50-51
  • 1.1 材料50
  • 1.2 萃取剂50
  • 1.3 菌种活化和种子液制备50
  • 1.4 生物柴油前处理50
  • 1.5 萃取剂分离系数的测定50
  • 1.6 丁醇萃取发酵50-51
  • 1.6.1 生物相容性试验50-51
  • 1.6.2 萃取剂添加时间试验51
  • 1.6.3 萃取剂添加比例试验51
  • 1.7 玉米秸秆水解液制备51
  • 1.8 总溶剂和残糖的测定51
  • 1.9 分配系数、萃取效率、萃取强度和萃取产量的计算51
  • 2 结果与分析51-56
  • 2.1 萃取剂分配系数的测定51-52
  • 2.2 萃取剂生物相容性试验52-53
  • 2.3 水解液丁醇萃取发酵与传统发酵比较53-54
  • 2.4 油醇添加时间对萃取发酵效果的影响54-55
  • 2.5 油醇添加比例对萃取效果的影响55
  • 2.6 玉米秸秆水解液经D301脱毒后油醇萃取发酵55-56
  • 2.7 高糖浓度玉米秸秆水解液经D301脱毒后油醇萃取发酵56
  • 3 本章小结56-58
  • 第四章 结果与讨论58-62
  • 1 本文主要结论58-59
  • 2 讨论59-62
  • 2.1 玉米秸秆水解液中抑制物对丁醇发酵的影响59-60
  • 2.2 纤维丁醇脱毒和发酵60-61
  • 2.3 油醇在纤维丁醇萃取发酵中的优点和存在的问题61
  • 2.4 展望61-62
  • 参考文献62-68


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

萃取耦合技术对玉米秸秆水解液发酵产丁醇的影响    王风芹;程翔;谢慧;张瑞;李传斌;宋安东;

夫皮水解液应用计量    赵燧明;

猪毛水解液中胱氨酸含量的测定    

应用离子交换膜进行蛋白质水解液脱酸和酸的回收    曹者瑜

半胱氨酸是蛋白质和多肽的盐酸或巯乙基磺酸水解液氨基酸分析误差的潜在原因    Michael L. G. Gardner ,黄祥柱

应用氨基酸输液值得重视的两个问题    汪友永

利用蔗渣半纤维素水解液产油酵母的筛选、鉴定及发酵实验    潘丽霞;杨登峰;邵利;陈桂光;梁智群;

蛋白质水解液用阴离子交换树脂脱酸制备混合氨基酸的研究    王传怀;袁玉荪;余宏;丁益;

日立835-50型氨基酸自动分析仪蛋白质水解液分析新方法    李布青;胡海明;

用氧化亚铜从人发水解液中沉淀胱氨酸的研究    刘勋,陈时洪

一株管囊酵母发酵稻草水解液制乙醇的研究    赵金生;杨震宇;都占魁;杨正宇;

玉米秸秆酸水解液中单糖种类及其变化规律    王文波;孔凡功;王守娟;陈嘉川;杨桂花;

耐高乙醇浓度和发酵稀酸水解液产乙醇菌种的筛选    钱名宇;张晶;刘继开;杨秀山;

玉米芯水解液发酵生产聚苹果酸及联产苹果酸化学品    邹祥;吴小燕;昝占全;

水解液出料和回流对秸秆水解产酸的影响研究    陈广银;吕利利;常志州;叶小梅;徐跃定;张建英;

鱿鱼内脏水解液中章鱼胺的分离及提取    曲映红;王敏;陈舜胜;

秸秆水解液发酵黄原胶过程和产物结构初探    张志国;陈洪章;

北京研制出纯天然虾精粉    张缓

大肠杆菌基因工程菌转化半纤维素水解液生产木糖醇的研究    苏卜利

基因重组大肠杆菌发酵糖枫木片热水抽提物水解液转化合成生物乙醇的研究    刘亭君

稀硝酸作用下玉米秸秆热水解及水解液生物酸化的研究    张蕊

玉米秸秆发酵生产酒精的研究    张强

热带假丝酵母发酵商品木糖与稻秸水解液生产木糖醇的研究    邓立红

杨木板皮溶解浆预水解液中寡糖的纯化及机理的研究    邴丽娟

溶解浆预水解液中木糖转化利用的工艺研究    王宝斌

玉米秸秆水解液为底物发酵产丁醇的研究    田磊

真鲷鱼头制取鱼油及肽硒螯合物的研究    李洪艳

脱毒和萃取技术发酵玉米秸秆水解液产丁醇研究    程翔

玉米秸秆水解液发酵产琥珀酸研究    吴琼

生物质水解液发酵制乙醇的研究    赵胜涛

淡水鱼头水解液的制取及应用的研究    盛灿梅

利用玉米芯半纤维素水解液发酵Candida shehatae产乙醇的研究    杨晓峰

玉米秸秆水解液发酵制取燃料乙醇的研究    曾凡洲