菊芋發(fā)酵燃料乙醇的研究.pdf

1、燃料乙醇已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，目前燃料乙醇的生產(chǎn)主要以糧食為原料，如玉米淀粉等，然而，我國(guó)人口眾多，糧食資源相對(duì)匱乏。因此，尋找能夠代替糧食生產(chǎn)燃料乙醇的生物資源，無(wú)疑是一種最佳的選擇。菊芋易種植，在不宜糧食作物生長(zhǎng)的貧瘠土地上也能很好生長(zhǎng)，而且種植簡(jiǎn)易，管理粗放，不需施用肥料，產(chǎn)量很高。菊芋的主要成分是菊粉，在菊粉酶的作用下水解為果糖，是微生物發(fā)酵乙醇的良好糖源。以菊粉為原料發(fā)酵乙醇，是我國(guó)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新的研究方向。
　　

2、 本文從菌種篩選出發(fā)，對(duì)菊芋發(fā)酵乙醇進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。論文的主要研究結(jié)果如下：
　　 1.以最終乙醇濃度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合考慮菌株的發(fā)酵性能和菌株間的拮抗作用，篩選出馬克思克魯維酵母(Kluyveromyces marxianus)與釀酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)組合，并采用同步糖化發(fā)酵法發(fā)酵菊粉產(chǎn)乙醇濃度最高。
　　 2.采用單因素試驗(yàn)、全因子試驗(yàn)以及中心組合試驗(yàn)，優(yōu)化了最佳發(fā)酵條件。單

3、因素及全因子試驗(yàn)表明，(NH4)2SO4和CaCl2是影響菊粉發(fā)酵產(chǎn)乙醇的主要因素，通過(guò)中心組合試驗(yàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，最終優(yōu)化結(jié)果為：菊粉200g/L、(NH4)2SO47.3g/L、酵母膏2.0g/L、MgSO42.5g/L、CaCl22.0g/L、初始pH值為5.0、K. marxianus和S. cerevisiae的菌種添加比例(v/v)為2：3，以總接種量5％接入培養(yǎng)基中，120rpm的搖床發(fā)酵9h，再置于30℃的培養(yǎng)箱靜態(tài)

4、發(fā)酵至84h。在優(yōu)化條件下，進(jìn)行5L發(fā)酵罐發(fā)酵84h，最終乙醇濃度可達(dá)到9.84％(v/v)，乙醇得率為0.4408g/g，轉(zhuǎn)化率為86.27％。
　　 3.應(yīng)用Logistic方程和Luedeking-Piret方程對(duì)菊粉乙醇發(fā)酵進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)研究。建立了菌體、底物及產(chǎn)物的動(dòng)力學(xué)模型分別為①菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型：x(t)=0.6552e0.1196t/（1-0.0505(1-e0.1196t)）；②產(chǎn)物形成動(dòng)力學(xué)模型：p(t)=4

5、.2402ln〔1-0.0505(1-e0.1196t)〕-51.2613(x-0.6552)；③底物消耗動(dòng)力學(xué)模型：s(t)=188.5-8.2093ln〔1-0.0505(1-e0.1196t)〕-10.117(x-0.6552)。菊粉乙醇發(fā)酵屬于產(chǎn)物形成與細(xì)胞生長(zhǎng)部分耦聯(lián)發(fā)酵，但更傾向于耦聯(lián)發(fā)酵。經(jīng)驗(yàn)證，動(dòng)力學(xué)模型與試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠較好的擬合。
　　 4.研究了以菊芋全粉為原料發(fā)酵乙醇的可行性。以最終乙醇濃度和乙醇得率系數(shù)為評(píng)