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甜高粱秆发酵制备燃料乙醇试验研究

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6 参考文献

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摘要

本试验以未经预处理的甜高粱秆为原料，研究了不同甜高粱品种，不同菌种，不同发酵条件（包括pH值、接种量、发酵温度和发酵时间等）对酒精度的影响，并进行了放大发酵试验；研究了稀酸、碱和超声波辅助酶解预处理对甜高粱秆中还原糖浓度的影响，确定了适宜的预处理方法，并在适宜的预处理条件下进行同步糖化发酵试验；以甜高粱秸秆汁液为原料，研究了液态发酵过程中不同丹宝利酵母接种量、不同发酵时间、原料不同可溶性固形物含量与酒精度之间的关系，建立了正交回归模型。试验结果如下：
　　 1．当采用未经预处理的甜高粱秆进行固态发酵时，“四粒美”为适宜发酵的甜高粱品种；丹宝利酵母为适宜的发酵菌种；适宜发酵条件为：pH值为甜高粱秆初始自然pH值，酵母接种量为5％，发酵温度为33℃，发酵时间为3 d；发酵酒精度可达4.1％（v/v）。在上述优化条件下，将可溶性固形物含量为16 Brix，含水量约为76％的四粒美秸秆直接粉碎进行固态发酵，按每亩收获甜高粱秆5000 kg计算，按以上比例折算理论上每亩可得到无水乙醇400 kg，而实际燃料乙醇的产量可达328.0 kg，酒精得率为82％。
　　 采用未经预处理的四粒美秸秆，进行了50 kg发酵池放大发酵试验。当发酵时间为48 h时，酒精度为3.5％（v/v），总糖含量为3.58％，还原糖含量为0.11 mg/mL，pH值为4.67，酵母总数为1.52×109。这在工业生产中将大大提高设备利用率，有利于降低发酵成本。
　　 2．当采用四种预处理方法对四粒美秸秆进行预处理时：过孔径4.75 mm方孔筛的甜高粱秆为适宜的粉碎程度；3％稀硫酸为适宜的稀酸预处理浓度；NaOH预处理方法处理甜高粱秆不可行；超声波处理90 min后辅助酶解的方法最优。
　　 当采用超声波处理90 min辅助酶解的预处理方法酶解四粒美秸秆时，适宜的酶解条件为：纤维素酶加入量为10 mL，酶解温度为55℃，初始pH值为5.0，还原糖含量最高。
　　 当采用超声波预处理90 min后的四粒美秸秆进行同步糖化发酵时，适宜的发酵条件为：酵母接种量为5％，pH值为5.0，发酵时间为3 d，发酵温度为30℃，纤维素酶的加入量为15 mL，酒精度最高。在此条件下，按每亩收获甜高粱秆5000 kg计算，燃料乙醇的产量可达384.5 kg。酒精得率96.1％，比未经预处理的试验结果提高17.2％。
　　 3．通过三元一次正交回归试验设计，建立了甜高粱汁液态发酵酒精度（Y）对丹宝利酵母接种量（x1）、发酵时间（x2）和甜高粱汁的糖度（x3）正交回归模型：Y=9.854+1.619x2+1.209x2x3(1％≤x1≤5％；1 d≤x2≤3 d；12％≤x3≤36％)。

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