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大米草生产生物柴油和燃料乙醇的初步研究

陈慧清  
【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%。


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