橡子粉乙醇化試驗條件研究

安礅農業(yè)科學(xué), Joumal of Anhui Agni.Sci.2015,43(26):323-325責任編輯李菲菲任校對況玲玲橡子粉乙醇化試驗條件研究欒泰龍,鄭煥春,李淑玲,趙禹寧(黑龍江省牡丹江林業(yè)科學(xué)研究所,黑龍江牡丹江1500摘要[目的]研究?jì)?yōu)化橡子粉發(fā)酵乙醇的試驗條件。[方法]以采于牡丹江林口的橡子為原料,以乙醇濃度為指標,通過(guò)單因素和正交試驗考察發(fā)酵時(shí)間、接種量、轉速及發(fā)酵溫度4個(gè)因素對橡子粉發(fā)酵后乙醇濃度的影響。[結果]試驗確定了各因素對原料發(fā)酵的彩響程度大小依次為:發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、轉速、接種量;橡子粉發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的最佳條件:發(fā)酵液接種量3%,搖床轉速120r/min,發(fā)酵溫度32℃,發(fā)酵時(shí)間為接種培養開(kāi)始至%h結東,此條件下橡子粉的酒精轉化率約為16.37%。[結論]硏究可為橡子原料量化生產(chǎn)燃料乙醇奠定基礎。關(guān)鍵詞橡子;乙醇化;試驗研究中圖分類(lèi)號S789.7文獻標識碼A文章編號0517-6611(2015)26-323-03Experimental Study on the Acorn Powder EthanolLUAN Tai-long, ZHENG Huan-chun, LI Shu-ling et al Mudanjiang Forestry Science Research Institute in Heilongjiang Province, Mu-danjiang, Heilongjiang 157009)Abstract Objective] To optimize experimental conditions of ethanol fermentation by acom powder. Method] With acorn collected fromLinkou, Mudanjiang as raw material, ethanol concentration as indicator, through single factor and orthogonal test, the effects of fermentationtime, inoculation amount, rotation speed and fermentation temperature on ethanol concentration were investigated. Result] The order of in-fluence factors is: fermentation time, fermentation temperature, rotation speed, inoculation amount; the optimal conditions ethanol fermentation by acom powder are: fermentation broth 3%, shaking speed 120 r/min, fermentation temperature 32C, fermentation time 96 h, underthe above conditions, alcohol conversion rate of acom powder is about 16..[ Conclusion]The research can lay the foundation for the production of fuel ethanol with acomKey words Acorn; Ethanol; Experimental study橡子種仁中淀粉含量高是良好的淀粉質(zhì)原料,也是代限公司;電子天平,梅特勒-托利多公司;手提式壓力蒸汽滅替糧食作物制備燃料乙醇的理想來(lái)源。東北林區橡實(shí)資源菌器浙江新豐醫療器械有限公司;電熱恒溫水浴鍋,上海一豐富,利用橡子作為燃料乙醇的原料,可充分利用林區非林恒科學(xué)儀器有限公司;搖床,上海智城分析儀器制造有限責木資源生產(chǎn)清潔燃料,節約大量糧食。因此,以橡子為原料任公司;糖度計、溫度計等。發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇是橡子較好的利用途徑之1.1.4菌種活化培養基。蛋白胨2%,酵母膏1%,葡萄糖橡子淀粉經(jīng)糖化處理后轉化為可供酵母發(fā)酵的糖類(lèi)(主2%,pH6.0(固體培養基加瓊脂1.5%~2.0%),115℃滅菌要是單糖及部分二糖和三糖),其后通過(guò)酵母對糖化液進(jìn)行15min。發(fā)酵液制備取經(jīng)過(guò)處理的橡子粉20g,將橡子粉水乙醇化發(fā)酵。發(fā)酵時(shí)酵母主要通過(guò)糖酵解途徑進(jìn)行同型酒解后配制成發(fā)酵液調節pH為6.0,并分裝于250ml三角瓶精發(fā)酵,即由EMP途徑代謝產(chǎn)生丙酮酸并經(jīng)過(guò)脫羧釋放中,冷卻后在無(wú)菌條件下接入活化好的酵母菌種。CO2,在這個(gè)過(guò)程中,中間產(chǎn)物乙醛被還原成乙醇,同時(shí)釋放1.2方法出熱量1.2.1單因素試驗。以乙醇濃度為指標,考察發(fā)酵時(shí)間、接筆者對橡子粉發(fā)酵乙醇的試驗條件進(jìn)行研究,通過(guò)試驗種量、轉速及發(fā)酵溫度4個(gè)單因素對發(fā)酵后乙醇濃度的影確定了具體條件對原料發(fā)酵的影響程度橡子粉以最佳條件響。發(fā)酵時(shí)間的考察范圍為48-%h;接種量的考察范圍為發(fā)酵生產(chǎn)乙醇能提高橡子淀粉的酒精轉化率,為橡子原料1%-3%;轉速的考察范圍為80-120v/min;發(fā)酵溫度的考量化生產(chǎn)燃料乙醇奠定基礎察范圍為28-36℃。材料與方法1.22正交試驗。在單因素試驗的基礎上,以乙醇濃度為1.1材料考察目標,選定發(fā)酵時(shí)間、接種量、轉速、溫度為考察因素,設1L1供試菌種及原料。供試菌種南陽(yáng)6號,由黑龍江省計4因素3水平1(3)正交試驗。各因素和水平見(jiàn)表1微生物研究所提供。原料橡子,采于牡丹江林口,曬干后脫表1正交試驗因素水平設計殼,粉碎后烘干備用因素112主要試劑。葡萄糖、酵母膏蛋白胨等均為分析純:水平發(fā)酵時(shí)間接種量(B)轉速(C發(fā)酵溫度淀粉酶50U/g,北京東華強盛試劑有限公司;糖化酶,A)∥h(D)∥℃50000U/g,湖南省津市市新型發(fā)酵有限公司L1.3主要儀器。JC200型多功能粉碎機,上海廣沙工貿有2826基金項目黑龍江省森工總局項目( suzy2011010)2結果與分析中國煤化工作者簡(jiǎn)介欒泰龍(1982-),男,黑龍江齊齊哈爾人,工程師,碩士,從YHCNMHG事食用菌、林副產(chǎn)品加工方向的研究21單因素試收稿日期201507-132.1.1發(fā)酵時(shí)間對乙醇濃度的影響。固定種液接種量為324安徽農業(yè)科學(xué)015年2%,溫度為28℃,轉速為80/mn,以乙醇濃度為指標,考察小酒精對酵母細胞抑制作用,但過(guò)高的轉速會(huì )增加發(fā)酵液對48、72、96h不同發(fā)酵時(shí)間對發(fā)酵的影響。由圖1可見(jiàn),發(fā)酵酵母細胞的剪切力,從而影響發(fā)酵活性。到48h時(shí),乙醇濃度值較低,發(fā)酵速率慢,處于酵母發(fā)酵的前固定發(fā)酵時(shí)間72h,溫度28℃,接種量2%,以乙醇濃度期,乙醇濃度較低的原因可能是菌體利用其葡萄糖進(jìn)行自身為指標,考察80、100、120r/min不同轉速對發(fā)酵的影響。由的生長(cháng);48~72h時(shí),乙醇濃度增長(cháng)迅速,發(fā)酵速率增加,此圖3可見(jiàn),在低供氧條件下,酵母發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生少量乙醇時(shí)發(fā)酵速率最快,為主發(fā)酵期;從72-%h時(shí),乙醇濃度增長(cháng)乙醇產(chǎn)量隨著(zhù)轉速增加而不斷增加,當轉速為100~120趨于平緩,發(fā)酵速率變化不大,可以看出發(fā)酵時(shí)間對橡子原r/min時(shí),乙醇含量趨于平緩,殘葡萄糖濃度下降緩慢。因料發(fā)酵的影響較大。此,轉速宜選擇在100r/min左右。35.0030.0025.20.0072時(shí)間∥h轉速r/min圖1發(fā)酵時(shí)間對乙醇濃度的影響3轉速對乙醇濃度的影響在發(fā)酵過(guò)程中,如果時(shí)間太短會(huì )造成發(fā)酵液中糖分的2.1.4不同溫度對發(fā)酵結果的影響。固定發(fā)酵時(shí)間72h,利用不完全,殘糖量較高,原料利用率低;而發(fā)酵時(shí)間過(guò)長(cháng),接種量2%,搖床轉速100r/min,以乙醇濃度為考察指標,比則會(huì )引起產(chǎn)物分解酒精揮發(fā)過(guò)多副產(chǎn)物會(huì )抑制發(fā)酵進(jìn)行,較不同發(fā)酵溫度對發(fā)酵的影響。由圖4可見(jiàn)起初乙醇濃度不利于酒精的積累。因此發(fā)酵時(shí)間在72~96h范圍內較隨著(zhù)溫度的升高而升高溫度為32℃左右時(shí)酵母菌發(fā)酵生適宜。產(chǎn)乙醇能力最佳隨著(zhù)溫度進(jìn)一步升高菌體發(fā)酵產(chǎn)生乙醇2.1.2接種量對乙醇濃度的影響。固定發(fā)酵時(shí)間為72h,能力下降,葡萄糖出現剩余,說(shuō)明酵母在36℃以上溫度時(shí)的溫度為28℃,轉速為80r/min,以乙醇濃度為指標,考察發(fā)酵情況較差。試驗表明了溫度也是影響酵母生長(cháng)和酒精1%2%、3%不同接種量對發(fā)酵的影響。由圖2可見(jiàn),隨著(zhù)代謝酶系統的重要因素酵母在較低溫度下生長(cháng)受到抑制,接種量增加,乙醇濃度增加;接種量在1%~2%范圍時(shí),乙醇乙醇產(chǎn)量相應較低,溫度過(guò)髙,酵母細胞的酶活性受到明顯濃度隨著(zhù)接種量的增加增長(cháng)較快;接種量在2%~3%范圍影響。因此,該試驗發(fā)酵溫度宜選擇在32℃左右是適于酵時(shí),乙醇濃度隨著(zhù)接種量的增加而緩慢增長(cháng)此時(shí)菌種主要母生長(cháng)和酶活性較高的溫度。利用發(fā)酵液中葡萄糖進(jìn)行自身菌體生長(cháng)。接種量過(guò)多或過(guò)少都會(huì )影響菌體發(fā)酵作用,接種量太小,會(huì )延長(cháng)發(fā)酵周期、降低酵母菌種活力;接種量過(guò)大,易導致菌種衰老,不利于酒精高產(chǎn)。因此選擇接種量在2%~3%為較適宜的接種范圍保證在較短的發(fā)酵周期內得到較高的乙醇產(chǎn)率。15圖4溫度對乙醇濃度的影響21.5其他影響因素。通常情況下,較低的初始pH會(huì )抑制酵母細胞的生長(cháng),影響營(yíng)養物質(zhì)在發(fā)酵基質(zhì)與細胞之間的交換較高的pH會(huì )增加感染雜菌幾率兩者都會(huì )導致乙醇濃度接種量∥%偏低。該試驗中,橡子粉在制備發(fā)酵液前經(jīng)過(guò)水解糖化過(guò)圖2接種量對乙醇濃度的影響程,pH調節為60降低了pH對后續發(fā)酵的影響2.1.3不同轉速對乙醇濃度的影響。轉速在發(fā)酵過(guò)程中也綜上結果中國煤化工播床轉速等都會(huì )對發(fā)酵結果產(chǎn)生一定影響增加搖床轉速會(huì )增加營(yíng)養物質(zhì)是影響發(fā)酵效CNMH險初步確定了各在酵母細胞的傳遞流動(dòng)性,促進(jìn)生成的乙醇向胞外釋放減參數的最佳范圍在這樣的條件下進(jìn)行發(fā)酵可以獲得較高的43卷26期欒泰龍等橡子粉乙醇化試驗條件研究325酒精產(chǎn)率。2.3最佳試驗條件的驗證由正交試驗結果分析得出發(fā)酵2.2正交試驗結果改變發(fā)酵溫度、時(shí)間、接種量等條件,最優(yōu)條件組合為A3B3C3D2,即發(fā)酵時(shí)間%h,接種量3%,轉測定不同發(fā)酵條件下所能得到的乙醇濃度,并通過(guò)對試驗水速120v/min,發(fā)酵溫度32℃。通過(guò)試驗驗證,在此條件下發(fā)平的篩選得到最佳組合條件,使發(fā)酵后的乙醇濃度達到最酵后乙醇濃度值約為2683g/L,其值是各組中最高的。大,正交試驗結果見(jiàn)表22.4酒精轉化率的計算由上述試驗得到橡子粉發(fā)酵后的由表2的極差分析結果可以看出,對橡子粉發(fā)酵產(chǎn)生乙乙醇濃度值約為26.83g/L,此時(shí),以粗淀粉產(chǎn)率為62.10%醇濃度的影響順序大小依次為:A、D、C、B,即發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵計算,利用橡子粉發(fā)酵乙醇的酒精轉化率約為16.37%。溫度、轉速、接種量,最優(yōu)組合為A3B3CD2。發(fā)酵時(shí)間和發(fā)酒精轉化率(%)=[酒精體積(ml)×酒精度(%)]/淀酵溫度是影響橡子淀粉發(fā)酵后乙醇產(chǎn)量的主要因素。粉含量(g)×100%表2正交試驗結果3結論因素通過(guò)單因素及正交設計試驗結果確定了試驗條件對發(fā)試驗號發(fā)酵時(shí)間接種量轉速發(fā)酵溫度之醇濃度酵結果的影響程度大小依次為:發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度、轉速、接種量。橡子淀粉發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的最優(yōu)組合條件為,發(fā)酵液接種量3%,搖床轉速為120m/min,發(fā)酵溫度為32℃,發(fā)酵12.63時(shí)間為接種培養開(kāi)始至%6h結束,在該條件下橡子粉的酒精345678913.42轉化率約為16.37%。22233320.52參考文獻18.94[1]范紅巖,宮殿良橡子發(fā)酵轉化燃料乙醇的工藝硏究[冂化學(xué)工程師2013(5):76-78[2]程荷芳,衛,蔣劍春等橡子淀粉性質(zhì)及酶解液化條件的優(yōu)化[J]25.26食品科技2010(10):102-106kk14.04016.93714.83019.0403]韓梅,戴速航林榮峰,等.甜菜乙醇發(fā)酵條件的研究[J].可再生能源,[4]謝碧霞,李安平,田玉峰,等.響應面法優(yōu)化橡實(shí)淀粉生料發(fā)酵生產(chǎn)燃21.84018.94319.73313.42料酒精工藝[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報,200(12):92-97極差R7.8002.0067.627[5]梁瑋,施翔星.木薯干發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇潛力研究[J].中外能源,2010(5):31-34.(上接第308頁(yè))參考文獻衡型劣勢型3大類(lèi),在此基礎上利用產(chǎn)業(yè)結構有序度測度1]李繼云孫良濤云南產(chǎn)業(yè)結構與經(jīng)濟增長(cháng)關(guān)系的實(shí)證分析]·工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟206,24(8):90-9模型測算三次產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構類(lèi)型的產(chǎn)業(yè)結構有序度并進(jìn)行(2]史紅亮,蔣水寧云南省地州市)產(chǎn)業(yè)竟爭力比較分析[J云南農業(yè)分析評價(jià)。根據類(lèi)型劃分及產(chǎn)業(yè)結構合理性評價(jià)結果,對比大學(xué)學(xué)報(社會(huì )科學(xué)版),》008(4):10-12以往研究成果及云南省25個(gè)邊境縣域實(shí)際情況,該研究具3駱華松謝洪忠云南省高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析[]云南有一定的科學(xué)性。首先,云南省25個(gè)邊境縣域中,經(jīng)濟發(fā)展[4]王麗紅,駱華松楊琳等云南省經(jīng)濟增長(cháng)與產(chǎn)業(yè)結構的區域差異與最好、競爭力最強的為騰沖縣、景洪市,與實(shí)際相符;其次,劣協(xié)調性分析[.工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟,20113):15-24[5]楊艷俊,駱華松,劉韜,等.縣域產(chǎn)業(yè)結構空間差異分析:以昆明市為例勢型產(chǎn)業(yè)結構類(lèi)型縣域產(chǎn)業(yè)結構極為不合理,產(chǎn)業(yè)結構發(fā)育[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟,2012(3):82-88層次低模式多樣演進(jìn)混亂阻礙了縣域經(jīng)濟又好又快發(fā)6楊艷俊駱華松,柳江等基于偏離-份額空間拓展模型的云南省邊境縣域經(jīng)濟空間差異分析[門(mén)].世界地理研究,2012,21(4):48-56展,但其經(jīng)濟社會(huì )基礎比劣勢型產(chǎn)業(yè)結構型縣域要好。[7] NAZARA S, HEWINGS G J D Spatial structure and taxonomy of decompo-隨著(zhù)“橋頭堡”戰略及國家級開(kāi)放開(kāi)發(fā)區建設的推進(jìn)sition in shiftshare analysis[ J ]. 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