大米草生产生物柴油和燃料乙醇的初步研究

【摘要】：探讨以资源综合利用为目的，对大米草的浓硫酸水解进行了研究。主要是利用正交实验设计确定出了最佳的水解条件，并对大米草水解液发酵生产生物柴油和燃料乙醇进行了初步的研究。目前国际国内没有相关文献进行报道。 研究大米草的浓硫酸水解，考察了水解温度(25℃-70℃)、硫酸浓度(40％-80％)、水解时间(0.5-4h)、原料粒度(不过10目、10-20目、20-40目、40-60目、过60目)和底物浓度(5.0％，7.5％，10％、12.5％)对水解的影响。通过五因素四水平L_(16)(4~5)和四因素三水平L_9(3~4)两组正交实验设计得出：影响大米草浓硫酸水解的主要因素是硫酸浓度、水解温度和水解时间；而底物浓度和颗粒尺寸对水解速度及还原糖产率影响较小。最后得出最佳水解条件为：硫酸浓度为50％(v／v)、水解时间为60min、水解温度为50℃、大米草粒径为10-20目、固形物含量为1:10(w／v)，还原糖的得率达36％。 利用圆红冬孢酵母As2.1389发酵大米草水解液，当发酵时间为96h时，葡萄糖全部耗完，其它还原糖的总利用率达42％，油脂含量达39.7％，脂肪系数(100克糖可产生油脂的量)为17.7％，产率为6.4g／100g(油脂／大米草)。这些脂肪酸甲酯化后的主要产物棕榈酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯等即为生物柴油的主要成份。 基因工程菌6508-127是将工业酿酒酵母6508进行基因工程改造后可发酵木糖的酵母菌，利用基因工程菌6508-127发酵大米草水解液，大米草水解液发酵后通过高效液相色谱(HPLC)的分析结果为：葡萄糖出峰时间为13.5min，木糖出峰时间为14.5min，乙醇出峰时间为31.4min。由分析结果可知，发酵时间为72h时，乙醇的产率为8.9g／100g(乙醇/大米草)，木糖的利用率达33.3％。当发酵到96h时，酒精浓度达到17.8g／L，此时的酒精得率为72％。