芒草酸/碱预处理副产物的生成及对乙醇发酵的影响北大核心

研究了不同浓度酸/碱预处理下芒草预处理上清液中副产物的生成和预处理上清液发酵产乙醇的规律,并对预处理副产物与乙醇发酵的关系进行了相关性分析。结果表明:酸/碱预处理上清液中预处理副产物浓度差异较为明显,酸处理产生的糠醛、5-羟甲基糠醛浓度明显高于碱处理,而碱处理上清液中丁香酸、香草醛、对香豆酸、阿魏酸浓度明显大于酸处理;预处理上清液补糖发酵中,1%H2SO4预处理上清液糖醇转化效率高于10 g/L Na OH预处理,半纤维素含量高和木质素含量低的材料具有较高的糖醇转化效率;糖醇转化效率与相应预处理上清液中副产物浓度相关性分析显示,糖醇转化效率与5-羟甲基糠醛呈极显著正相关,相关系数达0.795,与香草醛和丁香酸分别表现为极显著和显著负相关,相关系数分别为-0.811和-0.671。     

发酵抑制物对葡萄糖发酵产乙醇的影响

在纤维素乙醇研究中,木质纤维原料在酸性预处理过程中会产生甲酸、乙酸、乙酰丙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛等发酵抑制物,这些发酵抑制物会影响葡萄糖发酵生产乙醇的收率。本文考察了发酵液中各种发酵抑制物含量对高温超级酿酒酵母发酵乙醇收率的影响。研究结果表明,多种发酵抑制物的协同作用对乙醇发酵的影响要高于单一种类发酵抑制物对乙醇发酵的影响。发酵液中发酵抑制物总量一般控制在3.0g/L以内时,对葡萄糖发酵生产乙醇的抑制作用不明显。     

氢氧化钠预处理泥炭酶解发酵产乙醇实验研究

通过发酵实验研究草本泥炭产乙醇的影响因素,为探索泥炭的乙醇化利用途径奠定基础。首先用碱溶液对粉粹后的草本泥炭预处理,然后纤维素酶酶解,将酶解液控制在不同发酵条件下开始厌氧发酵,研究时间、pH、温度和酵母加入量4个因素对实验的影响,最后通过正交试验选择草本泥炭发酵产乙醇的最佳工艺条件。结果表明：草本泥炭可以通过酶解发酵产生乙醇;酵母加入量对草本泥炭发酵产CH₃CH₂OH的影响最大;在发酵时间48 h、发酵温度41℃、发酵pH=3.0、酵母加入量0.75%时,酒精度可达到2.67%(体积分数)。     

秸秆乙醇副产物酚醛树脂的制备与应用

以秸秆乙醇副产物、苯酚、甲醛为原料,NaOH为催化剂,通过逐步共聚制备了秸秆乙醇副产物改性酚醛树脂胶粘剂,并进行了中试放大试验和人造板生产试验。通过工艺优化发现,秸秆乙醇副产物最高可替代50%质量的苯酚,且不影响酚醛树脂胶粘剂的性能,其游离甲醛含量0.22%;制备的桉杨三层胶合板100℃水煮3 h,粘接强度为0.98 MPa,达到国家Ⅰ类板要求;甲醛释放量为0.23 mg/L,达到E0级。     

玉米秸秆发酵生产乙醇的研究

以1.5%硫酸120℃处理60min、又被1%氢氧化钠80℃处理60min的玉米秸秆为底物。正交优化了利用其糖化液发酵产乙醇的条件,在温度34℃、酵母接种量4%(体积分数)、玉米浆加量0.4%(体积分数)的发酵条件下反应48h产生乙醇40.2g/L,纤维素乙醇转化率为86%。     

木薯酒精渣的预处理及补料同步糖化发酵制取乙醇

木薯酒精渣的处置是制约木薯燃料乙醇大规模产业化的问题之一。本文立足于探索木薯酒精渣利用途径,分析了木薯酒精渣的主要成分,对比了氨水、氢氧化钠、氨水组合稀硫酸3种预处理方式对于木薯酒精渣纤维素和木素含量及纤维素酶水解效率的影响,分析了处理前后木薯酒精渣的表面结构及纤维素结晶度,并以氨水处理后的木薯酒精渣为底物,进行了同步糖化发酵。结果表明,3种预处理方法中组合预处理能更好地增加纤维素含量和提高纤维素酶水解效率,与未处理原料相比,组合预处理后纤维素含量增加了111.26%,木素下降了35.05%,酶水解72h纤维素转化率从42.10%增加到61.71%。氨水预处理后,原料的木素含量降低,处理后木薯酒精渣的表面变得更加粗糙,纤维素结晶度有所增加,以氨水处理后的木薯酒精渣为底物进行分批补料同步糖化发酵,当初始底物浓度为100.0g/L,分别在20h、40h、60h进行补料至最终底物浓度为400.0g/L时,发酵120h乙醇浓度达到51.0g/L。     

废液全循环工艺中副产物积累对自絮凝酵母生长和乙醇发酵的影响

在单级搅拌式生物反应器中,以双酶法制备的玉米糖化液为底物,进行了废糟液全循环条件下自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵实验. 每隔3 d将收集到的发酵液集中精馏处理,得到的废糟液直接用于玉米粉调浆. 实验装置连续运行25 d. 结果表明,乙酸、乳酸、丙酸、糠醛和2-苯乙醇随废糟液循环不断积累,其中丙酸积累最明显,浓度可达2.7 g/L,是唯一超过临界抑制浓度的副产物. 通过摇瓶添加实验测得上述5种副产物对酵母细胞生长和乙醇发酵的最小抑制浓度分别为3, 20, 1.5, 2和1.5 g/L,丙酸与2-苯乙醇及糠醛与2-苯乙醇之间的协同效应最强.     

稀酸浸渍气爆预处理对纤维素乙醇同步糖化发酵的影响

纤维素乙醇预处理过程效率偏低是影响纤维素乙醇发展的一个重要因素。通过改进传统蒸汽爆破预处理方法,在蒸汽爆破前加入稀酸浸渍,有效地提高了后续同步糖化发酵的水平。采用硫酸浸渍气爆预处理后的草浆同步糖化发酵乙醇质量浓度达到27.5 g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的81%;采用乙酸浸渍气爆预处理后的草浆同步糖化发酵乙醇质量浓度达到25.5 g/L,达到葡萄糖乙醇理论产率的77%;相比传统气爆草浆用于同步糖化发酵,稀酸预处理能有效地减少抑制物的生成,提高后续直接利用草浆进行同步糖化发酵的水平,从而提高生产效率,降低生产成本,是可应用于工业化纤维素乙醇生产的重要方法。     

玉米芯HNO_3/HCl预处理及同步糖化发酵制乙醇

采用正交实验对玉米芯在2%HNO3/HCl中的水解条件进行优化,得出最适宜的预处理条件为：反应温度120℃,反应时间30 min,固含量15%。将经过预处理的玉米芯作为同步糖化发酵的底物,采用单因素实验考查影响发酵的因素,结果表明：在底物浓度为150 g/L、37℃、pH值为5.0、纤维素酶用量为30 FPU/g底物、酵母接种量10%、发酵周期72 h时,乙醇的产率可达到76.8%,此时乙醇溶液的浓度为41.4 g/L。     

不同预处理方法对芒草酶解效率的影响

将芒草秸秆粉碎,分别采用1%H_2SO_4、1%NaOH、蒸汽爆破(SE)、1%Tween-80和SE+1%Tween-80等5种方法对芒草秸秆粉末进行预处理,然后加入纤维素复合酶进行酶解产糖,通过测定酶解上清液中六碳糖的含量来比较不同预处理方法对芒草酶解效率的影响。结果表明,采用SE+1%Tween-80预处理,芒草酶解效率最高,可达74.45%,较未处理提高了3.75～11.79倍;采用1%H_2SO_4、1%NaOH、SE或1%Tween-80预处理,芒草酶解效率较未处理分别提高了0.55～3.24倍、2.52～5.60倍、1.30～5.97倍和0～0.96倍,其中1%Tween-80预处理对芒草秸秆的酶解几乎没有任何促进作用。     

酸碱结合预处理对水稻秸秆纤维素乙醇转化率的影响

以水稻秸秆为原料．在常温常压条件下分别用乙酸、过氧化氢、乙酸-过氧化氢（PPA）、氢氧化钠-PAA进行预处理,然后加入纤维素酶和酵母进行异步发酵产乙醇。结果表明,酸碱结合（氢氧化钠～PPA）处理后的固体得率显著低于乙酸或过氧化氢的单独处理,固体得率和纤维素水解后产生的葡萄糖浓度呈负相关;氢氧化钠-PAA处理能有效去除水稻秸秆中的木质素．大幅提高纤维素水解率和乙醇转化率;用10％氢氧化钠-PAA室温浸泡处理水稻秸秆48h与用5％氢氧化钠-PAA90℃处理水稻秸秆1．5h具有同样的效果。     

过氧化氢-乙酸联合预处理对甘蔗渣酶解和发酵的影响

采用过氧化氢-乙酸(HPAC)对甘蔗渣(SCB)进行了联合预处理。以预处理后的甘蔗渣为原料,先进行酶水解,然后将水解液进行乙醇发酵,探讨预处理对甘蔗渣酶解和发酵的影响。实验结果表明：20 g甘蔗渣,加入150 mL过氧化氢水溶液(75 mL过氧化氢(30%)和75 mL水)和150 mL乙酸(99%),硫酸用量为过氧化氢-乙酸溶液体积的0.5%,在70℃反应2 h时,HPAC预处理脱除了88.85%的木质素,并使90.10%的纤维素保留在底物中。底物(HPAC/70-SCB-0.5)的酶可及度是80.30 mg/g,与相同条件下单独过氧化氢预处理(HP/70-SCB)和单独乙酸预处理(AC/70-SCB)相比,分别增加了38.26%和31.08%,甘蔗渣木质素的表面覆盖率从原料的0.66降低至0.22。酶解上清液在酶用量为5 FPIU/g(以底物计)条件下水解后,葡萄糖得率是87.63%,分别是HP/70-SCB和AC/70-SCB的6.89和20.62倍,发酵产乙醇质量浓度是7.57 g/L,分别是HP/70-SCB和AC/70-SCB的7.65和22.94倍。     

自絮凝颗粒酵母发酵菊芋汁生产乙醇

分别采用分批和连续发酵方式,对自絮凝颗粒酵母Saccharomyces cerevisiae flo发酵菊芋汁生产乙醇的条件进行了优化. 与先酶解菊芋汁后再用自絮凝酵母发酵的分步糖化发酵相比,分批发酵过程中同时加入菊粉酶和自絮凝酵母的同步糖化发酵乙醇得率高,发酵时间短. 当菊芋汁总糖浓度分别为105和179 g/L时,同步糖化发酵的最高乙醇浓度达50和82.5 g/L,比分步糖化发酵高6.4%和13.8%. 在连续发酵过程中应用同步糖化发酵法,当稀释率为0.02 h-1时,乙醇浓度约为90 g/L时达到稳定状态,乙醇得率达到理论值的90%,生产强度达2.12 g/(L×h).     

氢氧化钠预处理对甘蔗渣酶解和发酵性能的影响

采用氢氧化钠预处理甘蔗渣,通过单因素和正交试验考察了不同预处理条件对甘蔗渣酶解和发酵性能的影响,并进一步分析了比表面积和木质素含量对酶解性能的影响。结果表明：预处理温度、氢氧化钠质量分数及预处理时间对酶解和发酵效率影响较为显著,最佳的预处理条件为：温度85℃、时间11 h、NaOH质量分数4.5%,在此优化条件下预处理的甘蔗渣,含纤维素56.46%,与原料相比提高了46.16%;半纤维素20.30%、Klason木质素5.79%,与原料相比分别降低了15.77%和72.87%,酶解36 h的还原糖得率为0.69 g/g（以甘蔗渣质量计）。经过氢氧化钠预处理后的甘蔗渣比表面积显著增加（由原料的0.07 m²/g最大可增加到1.07 m²/g）,木质素显著降低,有利于提高酶解和发酵效率。当比表面积超过0.30 m²/g时,酶解初始速率和酶解效率达到平衡;当木质素低于11%时,酶解效率达到平衡。     

固定化酵母乙醇萃取发酵研究

以十二烷醇为萃取剂，对固定化酵母乙醇萃取发酵进行了研究。探讨了萃取剂对酵母细胞的毒性，以及萃取剂用量、搅拌转速、基质浓度等因素与乙醇萃取发酵的关系，并测定了萃取过程中乙醇的分配系数。为固定化酵母乙醇发酵与溶剂萃取耦合新工艺的开发研究提供了资料。     

玉米芯稀酸预处理和分步糖化与发酵工艺生产燃料乙醇的中试研究

利用正交试验在中试水平考察了玉米芯的稀硫酸预处理和分步糖化与水解生产乙醇的工艺。结果:最佳预处理工艺为稀硫酸浓度1.1%,温度120℃,固液比1∶8,时间3 h;酶解糖化最佳工艺为:起始底物浓度180 g/L,滤纸酶活:纤维二糖酶活=20 IU/g底物:7 IU/g底物,pH=5.0,48 h;利用运动发酵单胞菌发酵酶解液,35℃,48 h,发酵液中乙醇浓度最高67.8 g/L。     

从啤酒发酵废水中提取核糖核酸

废酵母是啤酒工业废水中的主要污染物。在常温下,用10%的淡盐水,从废酵母中提取核糖核酸和脱核酵母,回收率为3.3%～3.5%和65.2%～66.5%。对提取液进行预处理后,核糖核酸产品纯度大于90%。提取核糖核酸和脱核酵母后废水的BOD5和CODCr分别下降81%和78%以上。     

亚硫酸钠预处理提高稻草酶水解糖化效率的研究

研究了亚硫酸钠预处理对稻草化学组分变化及酶水解性能的影响。结果表明,提高温度或增加Na2SO3用量可以脱除更多的木质素和半纤维素,酶水解效率也相应提高,但木质素脱除率达到50%以后,继续增强预处理条件,对酶水解糖得率无显著的促进作用。相比而言,加大Na2SO3用量更有利于使木质素溶出,提高温度更有利于使高聚糖溶出,加大Na2SO3用量比提高温度对酶水解效率的提高影响更显著。通过实验得到亚硫酸钠预处理稻草的最优条件,在温度为140℃,Na2SO3用量为16%,纤维素酶用量为20 FPU/g(对纤维素)时,总糖转化率达到最大,为74.9%,此时的总糖得率为43.5%。     

环流反应器中固定化酵母乙醇连续发酵研究

制备了一种重化固定化酵母颗粒，可有效防止发酵过程中固定化颗粒上浮，用于气升式内环流反应器，可与器内流体形成良好循环。同时在气升式内环流反应器内对固定化酵母乙醇连续发酵过程进行了研究，得到发酵最优控制条件。通过与其它发酵器对比发现，内环流反应器用于固定化酵母乙醇发酵过程，可大大提高乙醇产率。