發(fā)布時(shí)間：2020-05-18 18:05

【摘要】：高密度廢棄半固態(tài)畢赤酵母細(xì)胞難以處理、是一種典型的工業(yè)固體廢棄生物質(zhì)。半固態(tài)廢棄畢赤酵母含有豐富的碳水化合物和蛋白質(zhì),可以通過厭氧發(fā)酵得到高效的消化和回收再利用。本論文通過對半固態(tài)廢棄畢赤酵母進(jìn)行適當(dāng)預(yù)處理、形成廢棄酵母處理懸濁液,并以玉米粉/廢棄酵母處理液為混合原料進(jìn)行ABE發(fā)酵,旨在提高糖的利用效率、ABE總發(fā)酵濃度和廢棄酵母的資源化/減量化率。與此同時(shí),解決ABE發(fā)酵原料成本高、生產(chǎn)嚴(yán)重虧損等問題。主要研究結(jié)果如下:(1)對廢棄畢赤酵母的預(yù)處理方式,以及初始玉米粉用量、廢棄酵母和NaOH投料量進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果顯示,它們的最佳用量或投料量分別是8%、80 g·L~(-1)、6~10 g·L~(-1)。(2)依據(jù)上述優(yōu)化結(jié)果,在100 mL厭氧瓶中開展了ABE發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。相比于對照組,使用玉米粉/廢棄酵母處理液為混合底物的ABE發(fā)酵系統(tǒng)的總糖利用效率可從40%左右大幅提高到90%以上;玉米粉用量可以節(jié)省57%;丁醇產(chǎn)量可以穩(wěn)定在10.63~11.70g·L~(-1)的較高水平,比8%玉米粉對照批次提高了92.92%~112.31%,大幅改善了ABE發(fā)酵性能。(3)在7 L靜態(tài)厭氧發(fā)酵罐上對目標(biāo)產(chǎn)物、氨基酸、總糖/寡糖、CO_2、有機(jī)酸、氨基氮、NH_4~+、尿素、SO_4~(2-)等各種發(fā)酵參數(shù)(濃度)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),投入廢棄酵母處理液后,混合培養(yǎng)基中二糖/三糖的有效利用是總糖利用效率大幅提升的主要原因,同時(shí)溶劑產(chǎn)量大幅提升。這樣,不僅大幅提高了培養(yǎng)基中玉米粉的資源化,還實(shí)現(xiàn)了廢棄畢赤酵母的資源化。(4)混合底物條件下的ABE發(fā)酵體系中,有機(jī)酸濃度最高達(dá)到3.51 g·L~(-1),廢棄酵母的最大液化率約11%;總產(chǎn)氣量也大幅提升,由來于廢棄酵母的最大CO_2氣化率高達(dá)48%,兩者共同作用極大地促進(jìn)了廢棄酵母碳水化合物的減量(液化和氣化)。(5)對使用玉米粉/廢棄酵母處理液為混合底物下的ABE總產(chǎn)量(資源化)與廢棄酵母中碳水化合物利用率之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,添加40 g·L~(-1)廢酵母處理液時(shí),碳水化合物利用率高達(dá)65%左右,但總ABE濃度較低、僅有14 g·L~(-1);而添加80 g·L~(-1)廢酵母處理液時(shí),碳水化合物利用率約為52%,但ABE濃度卻能達(dá)到18 g·L~(-1)的較高水平。以上分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合,可對所需的總ABE濃度與碳水化合物利用率實(shí)施自由調(diào)整和設(shè)定。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ926

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本文編號(hào)：2670116