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《西南大学》 2008年
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柑橘皮渣糖蜜及其燃料酒精制备的研究

沈艳丽  
【摘要】: 本研究旨在利用柑橘加工废弃物—柑橘皮渣提取柑橘糖蜜,进一步发酵生成燃料乙醇,研究主要包括柑橘糖蜜的提取、糖蜜组成成份的分析、菌种选择、发酵条件优化,蒸馏浓缩发酵醪液,制取无水乙醇等内容,以期探索柑橘糖蜜燃料乙醇工业化生产的可行性。 将柑橘皮渣与0.3%皮渣重量的生石灰充分混合,静置20分钟使之完全硬化,用压榨机压榨和螺旋榨汁机过滤得清液,静置12小时用虹吸的方法除去上层皮精油层,负压条件下,用旋转蒸发仪浓缩,可得浓度40°Brix以上的柑橘糖蜜。 用水反复洗涤果肉渣五次,即可将所含可溶性固形物完全洗出,得到的糖液可以直接用于发酵或与皮渣糖蜜一起稀释后发酵,或者浓缩后与皮渣糖蜜混合用于发酵生产酒精。 将得到的柑橘糖蜜与果肉渣糖液进行成分分析的结果是,柑橘皮渣压榨液的可溶性固形物11.8°Brix,还原糖5.57g/100ml,总糖9.28g/100ml。皮精油含量为0.756%(重量比)。浓缩为40°Brix糖蜜时,还原糖15g/100ml,总糖34g/100ml。皮精油0.05%(重量比)。压榨液与糖蜜的果胶含量分别为0.474%和0.653%。 皮精油含量少于0.03%时,对酵母菌生长的影响不明显,但是当含量超过0.04%时,对酵母菌生长的影响显著,明显延长了酵母菌的生长延滞期。稀释后的糖蜜中皮精油的含量小于0.04%,对酒精发酵影响不明显。 通过对代号为X1、X2、X3、X4、X5和X6六株菌种发酵性能的比较研究,结果表明无论发酵酒精产量还是在柑橘糖蜜培养基中的适应性,酿酒酵母X4都是发酵柑橘糖蜜生产酒精的最优良的菌种。用该菌种发酵直接浓缩的压榨液和柑橘糖蜜,酒精产量分别是20g/L和72g/L。 通过单因素实验得出,在25°Brix柑橘糖蜜中(NH_4)_2SO_4添加量为1.8g/L,KH_2PO_4和MgSO_4的添加量均为0.6g/L,初始pH值为5.0,按3×10~7个/ml的接种量接入糖蜜发酵液中,于30℃静置发酵,酒精产量为82.4g/L。 通过正交实验得出柑橘糖蜜发酵的的最佳工艺条件是:(NH_4)_2SO_4添加量为1.8g/L,KH_2PO_4和MgSO_4的添加量均为0.6g/L,初始pH5.0,初始糖度25°Brix,按3×10~7个/ml的接种量接入糖蜜发酵液中,在30℃静置发酵,酿酒酵母X4的发酵效率最高。 在单因素实验和正交实验基础上进行15L发酵罐小试,发酵曲线与摇瓶实验结果相似,只是延滞期较短。结果说明酵母在发酵罐中的发酵能力与摇瓶中的基本相同。说明该菌种发酵性能稳定,在摇瓶试验的结果在以后的放大试验中得到验证。 通过3次常压蒸馏可以得到78-85度的酒精,再采用1次真空蒸馏可得到酒精含量95%以上的酒精。 柑橘糖蜜的原料是柑橘皮渣废弃物,其原料的成本为0元。通过与玉米,甜高梁汁等为原料的酒精发酵成本比较得出结论,用柑橘糖蜜生产酒精的竞争力更强。只要有充足的原料来源,可以进行工业化生产,是一种潜在的生物能源资源。 总之,本研究证实柑橘皮渣经过适宜的工艺处理后,制成的糖蜜可用于酒精发酵,作为生产乙醇燃料的有竞争力的原料,具有经济可行性。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ914

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