发酵稻草秸秆产燃料乙醇研究

【摘要】： 随着能源消耗的增加,全球正面临着复杂的经济和环境问题,想保持和提高我们的生活质量,就必须严肃的对待该问题。利用生物质(秸秆)纤维为原料生产燃料乙醇成为一项迫切的、具有重要战略意义的任务,既能解决能源危机,又能保护环境、充分利用资源。论文由此立题,进行利用稻草秸秆生产燃料乙醇的研究。研究结果主要为以下几个方面： (1)经过碱处理除去稻草的木质素后,对绿色木霉发酵稻草产酶活进行研究。首先单因素分析培养基成分(麸皮添加比例、硫酸铵添加量、发酵液初始pH值),得到最佳产酶培养基：麸皮添加比例25%、硫酸铵的添加量0.1%、初始pH为5。然后采用Plackett-Burman实验对发酵条件(初始pH、发酵时间、装液量、发酵温度、接种量、料水比、通气量)进行筛选,得出绿色木霉发酵稻草产纤维素酶活最佳的培养条件是：初始pH为4、发酵时间24小时、装液量150mL/250mL、发酵温度30℃、接种量发酵24h的种子液10mL、料水比2.0%、纱布4层,得到酶活36.4U。 (2)研究绿色木霉发酵碱处理的稻草产葡萄糖的培养基和培养条件。单因素确定培养基(麸皮添加比例、硫酸铵添加量、发酵液初始pH值)的变化范围后,采用响应面对3个因素优化,得到最经济的产糖培养基的条件是：不添加麸皮、不添加硫酸铵、初始pH为4.5。然后采用Plackett-Burman实验对产葡萄糖的发酵条件(初始pH、发酵时间、装液量、发酵温度、接种量、料水比、通气量)进行筛选,得出影响葡萄糖产率重要因素：初始pH、发酵时间、料水比,响应面优化这三个因素,得到绿色木霉产葡萄糖的最佳培养条件是：PH为4.5、发酵时间2天、料水比2.5%、装液量100mL/250mL、发酵温度30℃、接种量发酵24h的种子液10mL、纱布12层,葡萄糖产率最大为190.3 mg.g-1。 (3)研究酿酒酵母发酵前期产糖发酵液产乙醇的培养条件。单因素确定培养条件(接种量、发酵时间、通气量)是否影响乙醇产率。响应面优化培养条件,得到最佳产乙醇培养条件为：接种量5环、发酵时间4天、纱布的层数为16层、乙醇的最大转化率为10.5%。 【关键词】：稻草秸秆 绿色木霉 酿酒酵母 发酵 燃料乙醇
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ223.122
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-24
• 1.1 概述8-9
• 1.2 纤维素原料的来源及预处理9-14
• 1.2.1 纤维素原料来源9-10
• 1.2.2 纤维素原料的结构10-12
• 1.2.3 纤维素原料的预处理12-14
• 1.2.4 纤维素原料稻草秸秆的生物质利用14
• 1.3 绿色木霉14-18
• 1.3.1 绿色木霉生物学特性14-15
• 1.3.2 绿色木霉降解纤维素机制15-18
• 1.4 天然纤维素原料发酵产乙醇18-21
• 1.4.1 发酵纤维素产乙醇技术18
• 1.4.2 发酵产乙醇的菌种18
• 1.4.3 秸秆发酵产乙醇工艺18-21
• 1.5 天然纤维素原料发酵产乙醇的应用现状21-24
• 第二章 绿色木霉发酵稻草产纤维素酶活研究24-36
• 2.1 实验材料25-27
• 2.1.1 材料25
• 2.1.2 主要仪器设备25
• 2.1.3 主要试剂25-26
• 2.1.4 培养基26-27
• 2.2 实验方法27-29
• 2.2.1 斜面种子培养27
• 2.2.2 原料的预处理27
• 2.2.3 绿色木霉菌体性质研究27-28
• 2.2.4 绿色木霉发酵稻草产酶活培养基的优化28
• 2.2.5 绿色木霉发酵稻草产酶活培养条件的筛选28-29
• 2.3 实验结果与讨论29-36
• 2.3.1 不同时间绿色木霉酶活和菌体的生长29-31
• 2.3.2 不同预处理对稻草木质素去除的影响31
• 2.3.3 不同碳源对绿色木霉发酵稻草产酶活的影响31-32
• 2.3.4 不同氮源添加量对绿色木霉发酵稻草产酶活的影响32
• 2.3.5 不同初始pH对绿色木霉发酵稻草产酶活的影响32-33
• 2.3.6 发酵稻草产酶活培养条件的筛选实验33-36
• 第三章 绿色木霉发酵稻草产糖研究36-53
• 3.1 实验材料36
• 3.2 实验方法36-40
• 3.2.1 绿色木霉发酵稻草糖产量培养基的优化36-38
• 3.2.2 绿色木霉发酵稻草糖产量培养条件的筛选38-39
• 3.2.3 发酵稻草糖产量培养条件的响应面优化39-40
• 3.3 实验结果与讨论40-53
• 3.3.1 不同碳源对绿色木霉发酵稻草糖产量的影响40-41
• 3.3.2 不同氮源添加量对绿色木霉发酵稻草糖产量的影响41-42
• 3.3.3 不同初始pH对绿色木霉发酵稻草糖产量的影响42
• 3.3.4 发酵稻草糖产量培养基的响应面优化42-46
• 3.3.5 发酵稻草糖产量培养条件的筛选实验46-48
• 3.3.6 发酵稻草糖产量培养条件的响应面优化48-53
• 第四章 酵母菌发酵糖产乙醇研究53-62
• 4.1 实验材料53
• 4.2 实验方法53-55
• 4.2.1 对产糖发酵液的处理53-54
• 4.2.2 酿酒酵母对发酵稻草产乙醇发酵条件的优化54
• 4.2.3 发酵稻草产乙醇发酵条件的响应面优化54-55
• 4.3 实验结果与讨论55-62
• 4.3.1 不同的通气量对乙醇产量的影响55-56
• 4.3.2 不同的酵母菌接种量对乙醇产量的影响56-57
• 4.3.3 不同的发酵时间对乙醇产量的影响57
• 4.3.4 发酵稻草产乙醇的响应面优化57-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-69
• 附录 分析检测方法69-75
• 攻读学位期间的研究成果75

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