橡子淀粉酶水解和發(fā)酵制取燃料乙醇的研究.pdf

1、燃料乙醇是一種可再生的清潔能源，隨著能源供應日趨緊張和生態(tài)環(huán)境不斷惡化，發(fā)展燃料乙醇產(chǎn)業(yè)是當今各國開發(fā)替代石油的清潔能源的重中之重。因此尋求廉價易得的生物質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇成為國內(nèi)外的研究熱點。
　　本論文研究了橡子淀粉的物理性質(zhì)，優(yōu)化了雙酶法水解橡子淀粉制備水解糖液工藝，通過中心復合實驗優(yōu)化了嗜單寧管囊酵母發(fā)酵六碳糖的工藝，再利用優(yōu)化后的工藝進行嗜單寧管囊酵母發(fā)酵水解糖液，并探討了不同單寧含量對淀粉酶、糖化酶及嗜單寧管囊酵母

2、的影響，以期為制取燃料乙醇提供新的發(fā)酵原料及新工藝。
　　采用SEM圖分析、X射線衍射分析及粘度分析，將橡子淀粉性質(zhì)與應用于制取燃料乙醇較多的玉米淀粉、木薯淀粉的物理性質(zhì)比較研究。通過對橡子淀粉與玉米淀粉、木薯淀粉的形態(tài)大小、結(jié)晶結(jié)構(gòu)，糊化特性等物理性質(zhì)的比較分析，得出橡子淀粉顆粒呈橢圓形，粒徑較玉米淀粉、木薯淀粉?。唤Y(jié)晶結(jié)構(gòu)屬C型，而玉米淀粉、木薯淀粉屬于典型的A型晶體結(jié)構(gòu)；糊化溫度高于玉米淀粉和木薯淀粉，總體糊化特性與玉米淀粉

3、相似。通過將橡子淀粉性質(zhì)與玉米淀粉、木薯淀粉的物理性質(zhì)比較研究得出：橡子淀粉性質(zhì)決定了它也能應用于制取燃料乙醇。
　　利用部分析因設(shè)計篩選雙酶法水解橡子淀粉制備水解糖液的工藝?？疾炝艘汗瘫?、淀粉酶用量、液化時間、液化溫度、糖化酶用量、糖化時間、糖化溫度七個因素對雙酶法水解橡子淀粉的不同影響程度。通過分析，得出主要影響因素為淀粉酶用量、液化時間、糖化時間、糖化酶用量。并對這四個主要因素進一步進行正交實驗優(yōu)化。得出雙酶法水解橡子淀粉制

4、備水解糖液的最佳的工藝條件為：淀粉酶用量為50 U/g，液化時間為2h，糖化時間為2h，糖化酶用量為600 U/g。此條件下的橡子淀粉DE值為58.15％。
　　采用四因素三水平中心復合實驗法優(yōu)化嗜單寧管囊酵母(Pachysolen tannophilus)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的條件，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)擬合建立了關(guān)于乙醇濃度隨發(fā)酵時間、接種量、轉(zhuǎn)速、發(fā)酵溫度等因素變化的數(shù)學模型。根據(jù)該模型進行了工藝參數(shù)的優(yōu)化，以乙醇濃度為指標，實驗所得的嗜單寧

5、管囊酵母發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的優(yōu)化工藝條件為：發(fā)酵時間68 h，接種量6%，轉(zhuǎn)速120 r/min，發(fā)酵溫度32℃。該條件下乙醇產(chǎn)量為20.58 g/L，殘葡萄糖濃度為0.119 g/L。并對模型進行了檢驗，驗證了數(shù)學模型的有效性。
　　采取常規(guī)水浸提法脫除橡子中的單寧，分析不同的提取次數(shù)并測量其中的殘余單寧含量。隨著浸提次數(shù)的增加，浸提時間的延長，單寧含量逐漸減少。利用優(yōu)化后的雙酶水解工藝水解含不同單寧殘余量的橡子淀粉，隨著提取次數(shù)的增