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稻草同时糖化发酵制酒精的影响因素研究

符志磊  
【摘要】: 论文以稻草秸秆为研究对象,采用同时糖化法,对发酵过程中各制约因素——发酵温度、发酵时间、接种量、接种比例以及纤维素酶用量进行正交实验研究,确定了稻草中木质纤维素物质发酵生产燃料酒精的适宜工艺条件,并利用该条件,研究了固液比、表面活性剂及预处理等对酒精产率的影响。 研究表明,稻草秸秆同时糖化法制造燃料酒精适宜的工艺条件为:发酵温度38℃,发酵周期72h,接种量15%,纤维素酶用量20U/g,管囊酵母与酿酒酵母的接种比例2∶1。该条件下,酒精产率为0.183g/g。 在适宜工艺条件下,固液比为1:15时酒精产率最高;当发酵液的固液比为1:10时,可以得到更大的酒精浓度;在酶解过程中加入表面活性剂,对酒精的产率有明显提高,添加吐温20、乙二醇各0.5g经72h发酵后,酒精产率分别提高了6.6%和4.9%。 实验表明,有机溶剂预处理后,半纤维保留率高,能够得到更大的酒精产率和浓度。丙酮预处理并经72小时发酵后,产率提高9.84%,浓度提高64.75%。乙酸预处理后产率下降20.66%,但浓度却提高30.63%。 各种影响因素下发酵制酒精反应的动力学特征研究结果表明,稻草发酵制酒精过程动力学特征均可用c=abt/(1+bt)描述。不同的预处理下,稻草发酵制酒精过程的速率系数与时间之间的定量关系可用k = k1t ?h描述,即稻草发酵过程具有类分形反应动力学的特征。


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