甜高粱秸秆汁液生产乙醇的研究

【摘要】：用渗透工艺获得甜高粱秸秆中的糖分，对甜高粱秸秆汁液分析并进行发酵试验。14Bx甜高粱汁液中总糖含量10.4g/100mL，总氮含量0.88%。将汁液浓缩至20Bx，发酵时不添加任何营养物质，酒精得率为39.2%；分别添加硫酸铵、玉米浆、尿素后，酒精得率为71.7%～81.5%，其中添加5g/L硫酸铵，酒精得率最高为81.5%。研究确定了Saccharomyces FFCC2167甜高粱秸秆汁液酒精发酵最优工艺。选择浓缩汁液糖度22Bx，接种量10%，pH3.8，添加硫酸铵5g/L、硫酸镁15g/L、氯化钙5g/L、磷酸二氢钾1.0g/L，30℃发酵60h后，残总糖为0.30g/100mL，酒精得率为92.5%。 利用化学防腐剂可以延长甜高粱秸秆汁液的贮存时间。漂白粉、二氧化氯、双氧水对甜高粱秸秆汁液贮存的有效性及对发酵的影响程度不同，二氧化氯作为防腐剂，150ppm的添加量对汁液具有较好的杀菌作用，对酵母菌的伤害极低。选择最优发酵工艺，60h后发酵终止，发酵液pH由3.8下降至3.16，其下降范围在正常的酵母代谢产酸范围内，残总糖为0.45g/100mL，酒精得率为90.5%。结果说明二氧化氯用于甜高粱压榨汁的贮存具有有效性及安全性。 菌种是发酵工业的核心，应用平板分离、极端环境驯化培养方法，自20株菌株中选育出S. FFCC2167。20Bx麦芽汁为发酵培养基，96h后残总糖为0.76%，发酵力达到80.8%，酒精耐量可以达到15%。S. FFCC2167具有自凝集性，可以在发酵液中形成无载体固定化。通过光密度法测其凝集性，温度高于49℃凝集性迅速减弱，高温处理后恢复25℃，64℃以上温度段不可以完全恢复凝集性。S. FFCC2167对pH较敏感，pH3.0酵母凝集性急剧下降，但将其pH恢复为3.5后凝集性可恢复。pH6.0凝集性缓慢下降。葡萄糖，蔗糖对S. FFCC2167凝集性几乎不影响，麦芽糖影响微弱。 【关键词】：甜高粱 乙醇 酿酒酵母FFCC2167 发酵 自凝集性 二氧化氯
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TQ223.122
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 甜高粱生产燃料乙醇的现状及前景10-11
• 1.1.1 甜高粱生产燃料乙醇的现状10
• 1.1.2 甜高粱生产燃料乙醇业前景10-11
• 1.2 甜高粱生产乙醇的可行性11-13
• 1.2.1 甜高粱性状11
• 1.2.2 甜高粱生产燃料乙醇的优势11-12
• 1.2.3 甜高粱生产燃料乙醇的产业化模式12-13
• 1.3 发展甜高粱乙醇产业的重大意义13-15
• 1.4 甜高粱贮存综述15-18
• 1.4.1 甜高粱贮存现状15
• 1.4.2 常用防腐剂15-18
• 1.5 自凝集酿酒酵母高浓度酒精发酵的研究进展18
• 1.6 本论文研究内容18-20
• 第二章 材料与方法20-28
• 2.1 材料20-22
• 2.1.1 菌种20
• 2.1.2 药品20-21
• 2.1.3 原料21
• 2.1.4 麦芽汁培养基21
• 2.1.5 发酵培养基的制作21
• 2.1.6 种子培养液的制备21
• 2.1.7 试剂21-22
• 2.1.8 主要试验仪器及设备22
• 2.2 分析方法22-24
• 2.2.1 甜高粱水分的测定22
• 2.2.2 甜高粱出汁率的测定22-23
• 2.2.3 总糖及还原糖的测定23
• 2.2.4 总氮的测定23
• 2.2.5 PH 值的测定23
• 2.2.6 酒精度的测定23
• 2.2.7 酵母凝集性的评估方法23-24
• 2.3 试验方法24-28
• 2.3.1 镜检24
• 2.3.2 耐酒精程度的测定24
• 2.3.3 自凝集酿酒酵母高酒精耐量菌株的筛选24-25
• 2.3.4 菌株驯化培养25
• 2.3.5 温度对酵母凝集性的影响25
• 2.3.6 PH 值对酵母凝集性的影响25
• 2.3.7 糖类对酿酒酵母凝集性的影响25
• 2.3.8 甜高粱秸秆汁液锤度与总糖、还原糖的关系25
• 2.3.9 甜高粱秸秆预处理25
• 2.3.10 氮素对 S. FFCC2167 甜高粱秸秆汁液酒精发酵的影响25-26
• 2.3.11 甜高粱秸秆汁液浓度对 S. FFCC2167 酒精发酵的影响26
• 2.3.12 无机盐对 S. FFCC2167 甜高粱秸秆汁液酒精发酵的影响26
• 2.3.13 S. FFCC2167 的酒精发酵温度26-27
• 2.3.14 甜高粱秸秆汁液的 PH 值对 S. FFCC2167 酒精发酵的影响27
• 2.3.15 S. FFCC2167 甜高粱秸秆汁液酒精发酵最优工艺验证试验27
• 2.3.16 不同防腐剂对秸秆汁液还原糖含量及 PH 的影响27
• 2.3.17 二氧化氯对 S. FFCC2167 甜高粱秸秆汁液酒精发酵的影响27
• 2.3.18 发酵力27
• 2.3.19 酒精得率27-28
• 第三章 结果与讨论28-58
• 3.1 自凝集酿酒酵母高酒精耐量菌株的选育28-37
• 3.1.1 自凝集酿酒酵母菌株的筛选28-34
• 3.1.1.1 初筛28-30
• 3.1.1.2 复筛30-31
• 3.1.1.3 复筛菌株的分离31-32
• 3.1.1.4 分离菌株的发酵力32-33
• 3.1.1.5 分离菌株的酒精耐量33-34
• 3.1.2 自凝集酿酒酵母耐高酒精浓度菌株的驯化培养34
• 3.1.3 驯化菌株的性能检验34-37
• 3.1.3.1 驯化菌株发酵实验34-36
• 3.1.3.2 驯化菌株酒精耐性测定结果36-37
• 3.1.4 小结37
• 3.2 影响 Saccharomyces FFCC2167 凝集性的因素37-42
• 3.2.1 温度对 S. FFCC2167 凝集性的影响38-39
• 3.2.2 PH 值对 S. FFCC2167 凝集性的影响39-41
• 3.2.3 发酵糖对 S. FFCC2167 凝集性的影响41-42
• 3.2.4 小结42
• 3.3 甜高粱酒精发酵工艺的研究42-53
• 3.3.1 甜高粱分析42-43
• 3.3.1.1 甜高粱秸秆及秸秆汁液成分分析42
• 3.3.1.2 秸秆汁液糖度与总糖、还原糖的关系42-43
• 3.3.2 甜高粱秸秆汁液酒精发酵过程影响因素43-53
• 3.3.2.1 氮素对 S. FFCC2167 甜高粱秸秆汁液酒精发酵的影响43-45
• 3.3.2.2 甜高粱秸秆汁液浓度对 S. FFCC2167 酒精发酵的影响45-47
• 3.3.2.3 无机盐对 S. FFCC2167 甜高粱秸秆汁液酒精发酵的影响47-48
• 3.3.2.4 S. FFCC2167 的酒精发酵温度48-51
• 3.3.2.5 甜高粱秸秆汁液的 pH 值对 S. FFCC2167 酒精发酵的影响51-53
• 3.3.3 甜高粱秸秆汁液酒精发酵最优工艺验证试验53
• 3.4 防腐剂在甜高粱秸秆汁液贮存中的应用研究53-58
• 3.4.1 不同防腐剂对甜高粱秸秆汁液还原糖含量影响54-55
• 3.4.2 不同防腐剂对甜高粱秸秆汁液 PH 的影响55
• 3.4.3 不同防腐剂对 S. FFCC2167 酒精发酵的影响55-56
• 3.4.4 二氧化氯对 S. FFCC2167 甜高粱秸秆汁液酒精发酵的影响56-58
• 第四章 结论58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63

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