酒精沼气双发酵耦联工艺技术中高浓度酒精发酵及抑制因子的研究

【摘要】：酒精沼气双发酵耦联工艺既能解决蒸馏废液污染问题又能节约大量的水资源。通过前期的实验发现消化液中有抑制酒精发酵的抑制因子存在,而且酒精发酵前期硫酸的添加会抑制厌氧沼气发酵。故本文针对可能会影响双发酵循环的物质进行了研究,并寻找到解决方法,为此工艺的进一步工业化打下基础。 通过研究发现,丙酸对酒精发酵的抑制受浓度和发酵液初始pH的影响。当丙酸浓度在合适条件下能使酒精产量提高7.6%,酵母数量减少76%,甘油产量降低39.6%。但是丙酸浓度过高时酒精发酵会被完全抑制。在丙酸浓度相同时,初始pH的降低增强了丙酸对酒精发酵的抑制作用。 通过无预糖化工序的“同步糖化发酵”技术研究,将酒精发酵的初始pH提高到6.0,硫酸的消耗降低了50%,使SO42-的浓度在3g/L的沼气发酵安全范围内。高浓度酒精发酵条件为：料水(中温厌氧出水)比1：2.2(w/w),糖化酶的添加量为140 U/g木薯,发酵54 h,最终酒精浓度达14.7%(v/v)。糖化酶添加量较常规酒精发酵用量增加了17%。 在进行高浓度酒精发酵时,双发酵耦联工艺进行的没有低浓度酒精发酵时稳定,尤其在第四批到第八批时淀粉利用率仅有80%。在对厌氧发酵进行调整后循环继续到15批,发酵时间54 h,酒精度维持在14.5%左右,淀粉利用率在87%以上,比较稳定。对酒精发酵配料水进行检测发现在循环前期COD、碱度、氨氮和无机离子含量都有很大幅度的提高,后期基本稳定。 通过对钙、钠、镁、钾四种离子对酒精发酵的影响进行研究发现,钙离子的抑制浓度为10 g/L,钠离子的抑制浓度为5 g/L,镁离子浓度在5g/L以下时会提高最终酒精产量,而钾离子对酒精发酵的影响并不明显。 【关键词】：木薯 酒精 沼气 丙酸 硫酸根 无机离子 抑制因子
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ223.122
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 国内外燃料酒精发酵研究现状7-9
• 1.1.1 高浓度酒精发酵7-8
• 1.1.2 酵母细胞固定化研究8
• 1.1.3 纤维素酒精发酵8-9
• 1.1.4 酒精蒸馏废液的处理9
• 1.2 "酒精沼气双发酵耦联工艺"的提出9-11
• 1.2.1 酒精蒸馏废液治理过程中存在的主要问题9-10
• 1.2.2 "酒精沼气双发酵耦联工艺"的提出10-11
• 1.3 影响"酒精沼气双发酵耦联工艺"正常运行的抑制因素11-13
• 1.3.1 小分子有机酸对于"酒精沼气双发酵耦联工艺"正常运行的影响11-12
• 1.3.2 SO_4~(2-)对于"酒精沼气双发酵耦联工艺"正常运行的影响12-13
• 1.4 本论文的研究意义及研究内容13-15
• 1.4.1 研究意义13-14
• 1.4.2 研究内容14-15
• 第二章 材料与方法15-21
• 2.1 实验材料15-17
• 2.1.1 木薯及酵母15
• 2.1.2 主要试剂15-16
• 2.1.3 培养基16
• 2.1.4 相关溶液配制16-17
• 2.1.5 实验仪器17
• 2.2 实验方法17-21
• 2.2.1 酒精发酵三角瓶实验17-18
• 2.2.2 "酒精沼气双发酵耦联工艺"循环中酒精发酵上罐实验18
• 2.2.3 发酵醪理化性质的测定18-20
• 2.2.4 酒精发酵配料水理化性质的测定20-21
• 第三章 结果与讨论21-45
• 3.1 丙酸对于木薯酒精发酵的影响21-29
• 3.1.1 丙酸浓度对酒精产量的影响21-24
• 3.1.2 丙酸浓度对酵母生长的影响24-25
• 3.1.3 丙酸浓度对甘油产量的影响25-26
• 3.1.4 丙酸浓度对酒精发酵结束时各参数的影响26-28
• 3.1.5 小结28-29
• 3.2 "酒精沼气双发酵耦联工艺"中SO_4~(2-)的控制探讨29-35
• 3.2.1 预糖化和发酵初始pH对高浓度酒精发酵的影响29-31
• 3.2.2 酒精发酵硫酸使用量分析31-32
• 3.2.3 同步糖化发酵工艺研究32-34
• 3.2.4 同步糖化发酵工艺的放大验证34
• 3.2.5 小结34-35
• 3.3 "酒精沼气双发酵耦联工艺"废液全循环的研究35-41
• 3.3.1 高浓度酒精发酵运行状态及各项发酵指标35-36
• 3.3.2 酒精发酵配料水中各参数研究36-40
• 3.3.3 小结40-41
• 3.4 无机离子对高浓度酒精发酵的影响41-43
• 3.5 结论与展望43-45
• 3.5.1 本文的主要结论43-44
• 3.5.2 展望44-45
• 致谢45-47
• 参考文献47-53
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文53

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

酒精沼气双发酵耦联工艺探究    姜立

木薯酒精生产中厌氧消化液的回用工艺研究    张成明;翟芳芳;张建华;毛忠贵;

几种无机离子对啤酒酵母生理代谢的影响及发酵过程的产酸机制    孙廷宏,赵长新,金凤燮

COD/SO_4~(2-)值对厌氧处理高浓度硫酸盐废水的影响    李清雪;李龙和;王欣;范超;

木薯干原料同步糖化发酵生产乙醇    刘振,王金鹏,张立峰,曾爱武,袁希钢

降低废水厌氧处理所需碱度的有效途径    董春娟,吕炳南,贾名准

COD/SO_4~(2-)值影响硫酸盐去除率的试验研究    刘海成;康健雄;

大豆脂肪酸对酿酒酵母酒精耐性的影响    沈楠;肖冬光;吴帅;丁书美;徐曼;

势能自流式酒精连续发酵罐组的设计与分析    贾树彪,李盛贤,赵辉,岳国君,陈世忠

高产酒精酵母菌种的选育    刘建军,姜鲁燕,赵祥颖,李丕武,田延军,张家祥

外源脂肪酸对酒精诱导自絮凝颗粒酵母细胞膜磷脂脂肪酸组成变化的影响    胡纯铿,白凤武,安利佳

酒精浓醪发酵菌种选育及发酵条件的优化    黄宇彤

糖蜜酒精废液回用与发酵酵母菌种选育的研究    王进

木霉T1010固相培养产孢分析    陈建爱;王未名;

应用厌氧折流板反应器处理制药废水的研究    方玲玲;周元祥;

噻黄隆生产废水处理实验研究    周学明;

UASB处理蛋白废水的实验研究    俞珊珊;刘锋;马三剑;王秋云;

UASB工艺处理秸秆乙醇废水的厌氧研究    乔华军;蒋文化;姜涛;马三剑;

加压厌氧反应系统的实验运行研究    於胜洪;华喜萍;姜涛;蒋京东;

UASB反应器处理制药废水的实验研究    周宇昭;蒋文化;张晔;戴庆武;马三剑;

涤纶短纤维废水中试研究    周宇昭;

玉米生粉酒精发酵的研究    薛正莲

UASB-SBR工艺处理屠宰废水    刘绍根,黄显怀,赵峰

EGSB工艺在啤酒废水处理改造中的应用    边伟伟;王国懿;王晶日;张华;

EGSB反应器中毒后快速恢复活性    黄益平;夏伟;邹鑫;刘毅;徐景富;刘爽;

松花香樱桃红酒的研制    刘玉田;石丽花;屈学林;

畜禽废水的处理方法及畜禽养殖的清洁生产    傅学起;谭海周;

一株异淀粉酶产生菌的粗酶酶学性质研究及发酵条件优化    杨云娟;钟巧芳;唐湘华;李俊俊;黄遵锡;

一株产α-半乳糖苷酶菌的分离与选育    刘彩琴;何国庆;陈启和;王伟;杨潞芳;阮晖;李青青;

浅谈中小型马铃薯淀粉厂污水处理方案    王子戡;徐考群;

半化学草浆废水处理和运行成本核算    张义华;张华东;

小桐子栽培技术研究及应用    谷勇;曹亚首;殷瑶;

微量金属元素对农业废弃物厌氧消化的作用    潘云霞;

海洋季也蒙毕赤酵母重组菊粉酶及其在产乙醇中的应用    张曈

转鲑鱼降钙素基因酵母的发酵条件优化及安全性评价    陈云松

Acetobacter sp. CCTCC M209061细胞催化潜手性酮不对称还原反应的研究    肖仔君

TNT污染土壤的生物泥浆反应器修复机理研究    谯华

常温下生活垃圾渗滤液处理工艺研究    袁志宇

伯克霍尔德菌的筛选、鉴定及其发酵产低温脂肪酶的研究    苑博华

产精氨酸脱亚胺酶变形假单胞菌的筛选鉴定及酶的定向改造    刘咏梅

农村分散式污水处理适用技术及机理研究    张增胜

预处理后剩余污泥中温两相厌氧消化效能研究    李广

L-苯丙氨酸生产菌株的构建、代谢调控和发酵条件优化    周海岩

柑桔—糯米汁混合发酵酒的研制    艾方

不同结构氧化锰矿物氧化硫化物动力学特点及影响因素    李倩

高产胞外多糖乳酸乳杆菌的选育及其发酵条件的优化    陈若雯

一株热带假丝酵母利用木糖生长及其产酒精特性的研究    刘兰杰

生产性IC反应器的启动及“酸化”研究    沈小华

汽爆玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺研究    赖智乐

旋流内循环厌氧反应器(EIC)处理酒精废水的试验研究    丁玉

一种新型厌氧化反应器的研制与启动试验研究    孙延格

改良UASB反应器内气液两相流模拟及启动性能研究    孙向鹏

厌氧折流板—好氧反应器处理染废水中试试验研究    呼冬雪

几种无机离子对啤酒酵母生理代谢的影响及发酵过程的产酸机制    孙廷宏,赵长新,金凤燮

柠檬酸发酵废水的循环再利用    刘茵,曹方,孙英利,何连芳

国外几种谷氨酸提取工艺    云逢霖;

利用谷氨酸发酵废水生产饲料添加剂    郭勇;李纪顺;

酒精废糟液综合治理工程实例    赵传义

生物组合工艺处理抗生素废水现状及展望    徐森;胡晓东;郑秋辉;

废液全循环工艺中副产物积累对自絮凝酵母生长和乙醇发酵的影响    张春明;孜力汗;赵心清;赵大伟;白凤武;

还原糖测定方法的研究    郭金格;郑树朝;张芳;张亚军;

亚硫酸盐、硫化物对厌氧消化的影响    郑新,闵航

水溶液中碳酸氢钠热分解反应研究    王文林;

抗生素废水的预处理    原丽

结晶技术对谷氨酸提取的影响    刘乘龙

纤维质高效水解关键技术及其在木薯燃料乙醇产业中的应用    张庆华

木薯酒精生产中厌氧消化液的回用工艺研究    张成明;翟芳芳;张建华;毛忠贵;

厌氧消化过程中Fe、Co、Ni对NH_4~+-N的拮抗作用    李亚新,董春娟,徐明德

含硫酸盐高有机物浓度酵母生产废水两相厌氧处理    张克强,朱文亭,张蕾,张金凤,陈志德

大豆油脂脂肪酸含量与主要农艺性状的遗传相关及通径分析    胡超越;王振民;

添加酵母营养素　提高酵母活性    陈志华

发展“燃料酒精”的建议    章克昌

硫酸盐还原菌的生长影响因子及脱硫性能的研究    万海清,苏仕军,朱家骅,万雪松,葛长海

含硫酸盐有机废水厌氧消化影响因素的探讨    孙剑辉,樊国锋,侯杰

耐盐产酯酵母No.8菌的生物学特性及其应用    施安辉

微生物动力学模式及其在工业发酵中的应用    王岁楼,李志

自絮凝颗粒酵母耐酒精机制研究    胡纯铿

高粱原料酒精发酵的应用实践与研究    谢林，郭少春，戴成民

液态法生产食醋工艺研究    岳春,初峰,侯振建

两株酵母菌酒精发酵性能的比较    黎娅;黄翠姬;

残次果酿果醋技术    周林;

二氧化硫在葡萄酒酒精发酵过程中的变化    牟京霞;王玉峰;刘建民;赵新节;

沙果果醋发酵生产工艺研究    马光;

酒精发酵菌株K6的分类鉴定及其发酵试验    欧娜;周志权;孙文波;莫祺晖;

生薯类原料的酒精发酵    张柏青

瓜干原料无蒸煮酒精发酵中试研究    方善康,朱明田,姜守诚

固定化酵母薯干原料酒精发酵中试研究    虞炳钧，张福明，王普，郑裕国

运动发酵单胞菌酒精发酵研究    王菊;田沈;陈新芳;袁振宏;杨秀山;

甜高粱汁发酵生产酒精条件的研究    张先舟;亢春雨;苏旭东;樊喜福;马小燕;李英军;张会彦;张伟;

具有纤维二糖代谢途径的重组酿酒酵母的构建    张梁;石贵阳;王正祥;章克昌;

挤压膨化在木薯酒精发酵中的应用分析    匡钰;朱德明;韩志萍;

甜高粱秸秆制备乙醇的研究    周美静;王颉;许新国;

耐酒精木糖酒精发酵菌种的诱变选育    刘天霞;刘雅琴;

芹菜醋饮料的研究    刘卫华;李洪宝;马硕;王兆龙;于海燕;曹大伟;

高效代谢葡萄糖和木糖产酒精酵母菌的筛选和驯化    陈新芳;田沈;王菊;袁振宏;杨秀山;

玉米秸秆生物转化制取酒精的中间试验    勇强;徐勇;宋向阳;余世袁;

玉米醇溶蛋白的提取及对酒精发酵的影响    赵华;张英华;

我区甘蔗糖蜜酒精发酵技术获突破    记者 陈江

生科咋制醋    王菹

枣醋的酿制技术    临城县农业区划办 张保建 临城镇成人技术学校 王建霞

枣醋加工制作技术    

沼气作燃料 清洁又节能    省农村能源办供稿

恩施：沼气点亮生态村    记者 何红卫 通讯员 余林章 黄宗举

沼气虽好还需正确使用    本报记者 洪琦

沼气管理物业化    本报记者　刘裕国

沼气用一年　户均增两千    本报记者　鲍丹

沼气改变了农民“燃料思想”    周丽燕

微波技术用于植物纤维素原料生产酒精的研究    朱圣东

絮凝性酿酒酵母基因工程菌的构建与发酵    王付转

UVB照射对酵母菌生理性能的影响与应用研究    赵华

不同酵母酒精发酵中乙醛产量特征及影响因素的研究    李二虎

多基因转化构建重组工业酿酒酵母及其在木薯酒精发酵中的应用研究    阳辛凤

玉米秸秆发酵生产酒精的研究    张强

酒精浓醪发酵菌种选育及发酵条件的优化    黄宇彤

代谢工程改善工业酒精酵母发酵性能    郭忠鹏

利用两种大型海藻制备生物能源的探索研究    冯大伟

酒酒球菌mleA和mleP基因的克隆及其在酿酒酵母中的转化与表达    刘延琳

酒精沼气双发酵耦联工艺技术中高浓度酒精发酵及抑制因子的研究    王欣

提高甘蔗汁酒精发酵酒度的研究    李翠

木薯粉浓醪酒精发酵工艺试验研究    唐艳艳

蜂蜜非酒精发酵饮料的研制    唐滢

早籼米酒精发酵特性及生理生化研究    葛红娟

电融合选育耐高温、浓醪酒精发酵株的研究    蒋岳

纤维原料酶水解及酒精发酵的研究    李秋园

燃料酒精高产酵母菌株选育及应用研究    毛志群

戊糖酒精发酵    刘天霞

红枣醋的开发研究    玛丽娜