乙醇發(fā)酵廢液的丁醇發(fā)酵研究

口cs〓【基礎科學(xué) Basic Science乙醇發(fā)酵廢液的丁醇發(fā)酵研究王文博,張曉亮,尹永磊,杜風(fēng)光,惠賢崗河南天冠企業(yè)集團有限公司,河南南陽(yáng)473100籀要通常酒精發(fā)酵廢液中含有2%左右的還原性糖,為了減少這些糖類(lèi)損失,我們利用丙酮丁醉菌種能夠發(fā)酵淀粉和糖蜜的特性,在原來(lái)的廢液中加入適量的新鮮的淀粉原料,配制成培養基,發(fā)酵后得到乙酶、丙酮、丁醇等產(chǎn)品,讜研究能夠使發(fā)酵廢液中的還原性糖從冫%降低到0.3%,充分利用了廢液中的糖類(lèi)原料,降低了發(fā)酵成本和污水處理成本,同時(shí)又節約了水資源關(guān)鍵詞發(fā)酵廢液;還原性糖;丁醇;發(fā)酵;木薯中圖分類(lèi)號TQ92文獻標識碼A文章編號1674-6708(2011)56-0104-02The Research of Butanol資源11實(shí)驗材料和設備Fermentation using乙醇發(fā)酵廢液天冠集團Ethanol fermentation安捷倫1200高效夜相色譜安捷倫公司安捷倫6890氣相色譜安捷倫公司W(wǎng)aste Liquid所用化學(xué)試劑均為國產(chǎn)分析純,氣相色譜儀所用試劑為色譜試劑。Henan Tianguan Enterprise Group Co, Ltd, Nanyang 47300012實(shí)驗方法Abstract As a rule, ethanol fermentation waste liquid co1.2.1原料預處理about 2% reductive sugar.1)發(fā)酵廢液預處理we confect culture medium in which about 6% sugar, accessioning取適量的發(fā)酵廢液,使用40%(MV)的NaOH溶液將發(fā)酵condign com flour or tapioca to Ethanol fermentation waste liquid. We get液的pH調節到65左右Ethanol, acetone, butanol by the A-B-E fermentation. The reductive2)發(fā)酵液中各種糖類(lèi)測定sugar in the Ethanol fermentation waste can be reduced to 0.3% from 2%取50mL中和后的發(fā)酵廢液,加人50mL的蒸餾水和5mL濃in this way. The Clostridium acetobutylicum utilizes the reductive sugar鹽酸,100℃水浴45min,定容到250mL,過(guò)濾后取2mL溶液,15in the ethanol fermentation waste. We reduce the cost of fermentation and000轉離心,送液相色譜檢測economize water.3)玉米粉(木薯)中各糖類(lèi)的測定Keywords fermentation waste liquid reductive sugar: Butanol取2g玉米粉(木薯),加入100m的蒸餾水和5ml濃鹽酸,℃水浴45min,定容到500mL,過(guò)濾后取2mL溶液,15000轉離心,送液相色譜檢測。隨著(zhù)我國工業(yè)化進(jìn)程的加快,高增長(cháng)的經(jīng)濟與能源供應能力1000g發(fā)酵廢液和原料中的糖的組分:單位:的落差正日益明顯,能源緊缺成為我國叮持續發(fā)展最大障礙,因原料葡萄糖纖維二糖阿拉伯糖木總糖此發(fā)展可再生能源成為最好選擇,短短兒年時(shí)間,燃料乙醇以超發(fā)酵廢液1205—13乎尋常的發(fā)展速度,成為中國替代能源的主力軍米粉634289242635730.8目前燃料乙醇的獲得就是靠發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇,然后經(jīng)過(guò)蒸31.670.6餾、脫水、變性,添加到汽油里面使用,每生產(chǎn)1t燃料乙醇就要1.2.2培養基的制備工藝產(chǎn)生10左右高濃度的發(fā)酵廢液。一般企業(yè)的發(fā)酵廢液的處理采用物理一化學(xué)處理法、生物處理法、濃縮煅燒法,其屮生物處取適量的廢液和一定量的玉米粉(木幕),混合拌勻后,在沸琿法比較成功,如活性污泥法、厭氧甲烷發(fā)酵法等,但是這些方水中煮沸糊化,保持45min,分裝500mL三角瓶,121℃蒸汽滅菌法都需要大量的投資和生產(chǎn)費用,得到的產(chǎn)品的附加值不是很高30min,提供接種使用,在培養基的制備過(guò)程中,總糖含量控制在本實(shí)驗結合河南天冠企業(yè)集團有限公司的實(shí)際情況,以乙醇60g/La發(fā)酵廢液作為工藝水,添加適量的玉米粉或者木薯,作為丙酮丁2實(shí)驗方案的設計醇菌種的培養基,生物發(fā)酵生產(chǎn)內酮、丁醇,變廢為寶,既節約21玉米培養基中添加不同康液量對發(fā)酵結果的影響了丙丁發(fā)酵的玉米粉和木薯的使用量,降低了成本,又節約了用廢液的添加量是本實(shí)驗的關(guān)鍵數據,實(shí)驗過(guò)程中廢液的添加水量。量分別為50%、80%、100%,配比過(guò)程中保證廢液中所含糖量不1試驗機理低于15g/。接種后在培養箱中發(fā)酵48小時(shí),使用色譜檢測發(fā)酵乙醇廢液中含有2%左右的還原性糖,主要是葡萄糖、木糖、廢液中的各組分:單位:g阿拉伯糖和纖維二糖,其中酵母菌不能夠利用木糖和阿拉伯糖,序好溶劑含出葡萄糖】纖維三糖阿拉伯糖木糖總糖內酮丁醇菌種能夠利用這類(lèi)糖;內酮、丁醇發(fā)酵需要糖液濃度為201907501491.353596%左右和少敏的氮源,乙醇廢液中的酵母殘體提供的氮源能夠滿(mǎn)20230.712|288足丙酮、丁醇發(fā)酵,那么能夠節省1左右的原料和15左右的水〖3_2020_0860931.28307作者簡(jiǎn)介:王文博,助理工程師,研究方向:丙酮丁醇發(fā)酵工藝研究、難分離物系提取分離等〃斗技傳播》20111104Basic Science基礎科學(xué)口〓s通過(guò)實(shí)驗可以看出,酒精發(fā)酵后的發(fā)酵廢液,經(jīng)過(guò)再次制備141352005培養基后,經(jīng)過(guò)丙酮丁醇菌種的發(fā)酵,從原來(lái)的2495g降低到說(shuō)明加人1%的麩皮川獻能夠改善原料的營(yíng)養基礎,使薯類(lèi)3.6g,充分利用了廢液中的大部分糖類(lèi),使廢液中的糖類(lèi)得到了作物完全被丙酮丁醇菌種利用,溶劑總量有很大提高,可能歸根新的轉化。于麩皮里的蛋白質(zhì)和各種氨基酸22酒精精液中添加不同原料對發(fā)酵的影響24pH調節對提發(fā)酵的影響對玉米和木薯原料進(jìn)行了發(fā)酵試驗,經(jīng)過(guò)試驗發(fā)現玉米和木由于酒精發(fā)酵廢液的pH值通常都很低,對于丙酮丁醇菌種薯發(fā)酵結果不很相同,玉米原料的平均溶劑總量在18gL~20g/L來(lái)說(shuō)pH的調節也很重要,pH值過(guò)低影響發(fā)酵,pH值過(guò)高,加木薯原料的平均溶劑總量在15g~17g/,說(shuō)明玉米的營(yíng)養成分比人NaOH或者Ca(OH)2的量就比較大,投人的成本也就比較高木薯更適合丙酮丁醇菌種的生長(cháng)因此我們在pH值的調節上進(jìn)行了發(fā)酵試驗,通過(guò)實(shí)驗叮知,發(fā)酵2.3源對發(fā)酵的影晌廢液的pH調節到60左右基本上能夠滿(mǎn)足發(fā)酵,通常進(jìn)行調節的通過(guò)上面試驗可知道,木薯原料發(fā)酵的效果不如玉米好,通時(shí)候pH可控制在6065之間從經(jīng)濟上和操作可行性上都能夠滿(mǎn)過(guò)對二者的營(yíng)養檢測發(fā)現主要問(wèn)題在于木薯的碳/氮比例不合理,足要求氮源含量低,因此我們作了很多的氮源實(shí)驗,主要包括醋酸銨3結論硫酸銨、硝酸銨、硝酸鈉、尿素等無(wú)機氮源以及豆粕粉、玉米漿、本實(shí)驗在利用酒精發(fā)酵廢液中所含糖的基礎上,通過(guò)加入適麩皮等有機氮源量的新鮮淀粉原料,重新發(fā)酵得到新產(chǎn)品,該工藝的理論基礎是有機氮源中正米漿發(fā)酵效果不是很好;豆粕粉和麩皮作為添不同生物種群對于事物中所含有的物質(zhì)的利用是不同的,某類(lèi)物加原料,發(fā)酵結果比較理想(木薯用量保持培養基中含糖量為6%種生產(chǎn)的廢物可以作為另一類(lèi)物種的原料,該理論不僅僅適用于左右)酒精發(fā)酵廢物的再利用,也可以適用于一切發(fā)酵廢物的再利用實(shí)驗一:添加粕粉(單位:gL)只要我們找到兩種適合的物種豆粕粉加人量乙醇丙丁醇總碌17536413231854參考文獻3.89414024198[1]陳聲.現代工業(yè)徼生物M.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,19794.01214045[2]郭質(zhì)良.溶劑發(fā)酵化學(xué)].臺灣商務(wù)印書(shū)館,1983通過(guò)試驗證明薯類(lèi)原料加入15%豆粕粉進(jìn)行發(fā)酵能夠達到純3]陳騊聲,陸祖祺.發(fā)酵法丙酮和丁醇生產(chǎn)技術(shù)[M].化學(xué)工玉米發(fā)酵的水平,并且丁醇含量也比較高。業(yè)出版社,1991實(shí)驗二:添加麩皮實(shí)驗結果4]張毅淀粉發(fā)酵廢水處理技術(shù)進(jìn)展[M].工業(yè)水處理匚麩皮加人量乙醉丙總量1987(3)l8.019]華南工學(xué)院酒精與白酒工藝學(xué)D.北京輕工出14.20420.101(上接第106頁(yè))因為:分必要條件,得到的U*()即就是最優(yōu)控制.而且還可以得到最優(yōu)++yz,控制的反饋形式,顯示出在解決最優(yōu)控制問(wèn)題中其它方法所不具的優(yōu)越性。DP法的HB方程我們推導出了最大值原理,說(shuō)明DP以及法與最大值之間有著(zhù)本質(zhì)上的密切聯(lián)系參考文獻可得ax aX aX)∫1]陳樹(shù)勤.分系統最優(yōu)化與總系統最優(yōu)化的關(guān)系探討[].系統工程理論與實(shí)踐,1996,2.移項可得:[2]張汝清,高行山.隨機變量的變分原理及有服元法[.應aH aar at-)f (X=n用數學(xué)和力學(xué),1992,53]丁俊堂.一類(lèi)半線(xiàn)性?huà)佄镞呏祮?wèn)題的最大值[].數學(xué)物理4=i學(xué)報,2004,1.[4]Deng Y, Wang G Necessary conditions for opt imal這樣我們就從H叫6]的后一半推出了最大值原理中的協(xié)態(tài)方 control problems governed by some nonlinear parabolic程,說(shuō)明:其一,在最優(yōu)值函數v*(X)具有二階連續偏導數的情 differential equations [. PanAmcrican Mathematical況下,DP法的HB方程可以推的出最大值原理,它們之間有著(zhù)Jo密切的關(guān)系,其二,HJB方程的簡(jiǎn)化形式在最大值原理中對應的5]李國勇.最優(yōu)控制理論及參數優(yōu)化[M.北京:國防工業(yè)出H函數的性質(zhì),即定常系統t可動(dòng)時(shí),H(xU'()=0。版社,20063結論[6]XIANG Xiao ling. OPTIMAL CONTROL OF A CLASS OF動(dòng)態(tài)規劃(DP)法的是性能指標取極值的最優(yōu)控制問(wèn)題的充 DISTRIBUTED PARAMETER DELAY SYSTEMSUJI. Systems Scienceand Ma t hematical Sciences, 2000(上接第109頁(yè))價(jià)格貴而且有毒的校驗氣體;樣氣不需要任何處理直接返回工藝參考文獻管道;數據準確等優(yōu)點(diǎn),在國內外硫磺回收裝置得到廣泛應用1]周廣浩,王俊濤硫磺回收裝置酸性氣配風(fēng)控制方案探討投用率較高,使用情況良好[門(mén)].石油化工環(huán)境保護,2005,28(2):36-38.2]佟新宇,硫磺裝置硫比值分析儀的在線(xiàn)分析及應用控制[J].自動(dòng)化儀表,2009,30(1):23-371052011上^《科技傳播》