【摘要】：菊芋作為一種非糧作物,塊莖和秸稈均可以被微生物發(fā)酵生成乙醇,是燃料乙醇生產(chǎn)的理想底物之一 首先,本文采用酸解法將菊芋塊莖水解為果糖后進行乙醇發(fā)酵。通過單因素實驗和正交試驗,考察了物料固液比、酸濃度、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對菊芋粉稀酸水解的影響,采用響應(yīng)面法對乙醇發(fā)酵時的營養(yǎng)鹽種類及濃度進行了優(yōu)化。研究結(jié)果表明,菊芋稀酸水解的最優(yōu)條件為：固液比1：3,硫酸濃度1.5%,反應(yīng)溫度80℃,反應(yīng)時間90min。此條件下水解菊芋,水解液中的還原糖得率為94.8%；水解液經(jīng)過中和后,利用響應(yīng)面軟件優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基中的營養(yǎng)鹽,在MgSO43g/L,K2HPO41.5g/L和NH4HCO32.94g/L條件下,釀酒酵母S. cerevisiae6525發(fā)酵菊芋水解液,乙醇濃度可達到72g/L,生產(chǎn)效率達到2.0g/L/h,較優(yōu)化前的乙醇產(chǎn)量65.8g/L,提高了9%。 其次,本文采用了稀酸法對菊芋秸稈進行預(yù)處理,通過單因素實驗,考察了預(yù)處理溫度、預(yù)處理時間、稀酸濃度、料液比四個因素,得到的優(yōu)化結(jié)果：料液比1：8、酸解溫度121℃、酸解濃度1.5%、酸解時間1h。此條件下水解菊芋秸稈,還原糖得率高達53.7%；預(yù)處理后的水解液經(jīng)過堿脫毒,優(yōu)化菊芋秸稈酶解條件。在溫度50℃,pH5.0,轉(zhuǎn)速150rpm的水浴條件下,分別添加30U/g的纖維素酶和木聚糖酶,還原糖得率達到86.5%；考察三種不同菌種--Kluyveromyces marxianus1727、Pichia stipitis JCM10742、 Pichia stipitis CBS5733的乙醇發(fā)酵能力,結(jié)果發(fā)現(xiàn)K. marxianus1727發(fā)酵能力最佳,其同步糖化發(fā)酵與分同步糖化發(fā)酵乙醇產(chǎn)量分別為25.91g/L和25.63g/L,生產(chǎn)效率分別是0.54g/L/h和0.26g/L/h。 在上述優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上,綜合菊芋乙醇工廠建設(shè)和生產(chǎn)過程中的投資、成本、收益的估算值,通過計算財務(wù)凈現(xiàn)值和內(nèi)部現(xiàn)值率,對菊芋乙醇進行技術(shù)經(jīng)濟性分析,發(fā)現(xiàn)利用菊芋生產(chǎn)乙醇,5.4年內(nèi)可追回成本,在工業(yè)上具有可行性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：S216.2

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