在我国,随着乙醇汽油在我国的逐步推广,对燃料乙醇的需求量迅速增加。传统方法采用以玉米、小麦等粮食原料的固体发酵方法对粮食的需求量很大,己不能满足市场的需要。为了做到“不与粮争地”,大力提倡用非粮原料——甜高粱秸秆生产燃料乙醇,开辟一条生产清洁能源的新路。采用甜高粱秸秆为原料发酵法生产酒精与淀粉类原料比较具有节约能源、生产成本低、无污染等优点。所以,采用甜高粱汁发酵法生产酒精具有广阔的市场潜力和经济价值。本试验采用本实验室保藏的AQ-1酵母菌,对以甜高粱秸秆为原料固体发酵生产燃料乙醇的工艺进行了以下研究:(1)通过单因素试验,初步探索了适宜甜高粱秸秆固体发酵的几个影响因素的最佳范围,温度为30℃、pH值4～5、接种量为3%、发酵时间为4天。再通过三因素四水平的正交优化试验确定固体发酵时的最佳发酵条件为:温度30℃、发酵时间4天、接种量3%。根据正交试验的结果在实验室进行小试实验,以甜高粱秸秆为原料,接入3%的酵母菌QA-1,调pH值到4～5之间,环境温度为30℃,发酵时间为四天进行小试发酵。(2)甜高粱秸秆的中试发酵试验,确定发酵工艺中各个步骤对发酵结果的影响。首先,对三种菌种活化工艺的比较得出各活化工艺的优缺点、适宜的生产方式等,然后对发酵中几个重要的步骤进行研究得出,蒸料可提高总糖转化率16%、酒精产量提高13.7%;排气可提高总糖转化率8.4%、酒精产量提高8.1%;发酵时间与温度的关系问题;蒸酒过程中酒精的变化情况。最后,对发酵后酒糟成分进行分析。(3)对建立年产5万吨酒精生产基地的可行性分析。主要通过以下几个方面:发酵工厂厂址选择、发酵工厂基本投资、预算产出效益等方面。
1 前言 8-17
1.1 燃料乙醇研究现状 8-9
1.1.1 燃料乙醇的概述 8
1.1.2 燃料乙醇产业的全球发展概况 8-9
1.1.3 我国燃料乙醇产业发展概况 9
1.2 利用甜高粱秸秆发酵生产燃料乙醇的现状 9-11
1.2.1 甜高粱作物的生物学特性 9-10
1.2.2 甜高粱作为原料生产燃料乙醇的优势 10
1.2.3 目前甜高粱秸秆发酵生产燃料乙醇生产工艺简介 10-11
1.3 固态发酵生产燃料乙醇工艺研究进展 11-16
1.3.1 固态发酵的概述 11
1.3.2 适合固态发酵菌株的选育 11-12
1.3.3 固态发酵原理及调控 12-14
1.3.4 现代固态发酵设备研究进展 14-15
1.3.5 发酵后料糟的利用 15
1.3.6 其它固态发酵酿造工业的介绍 15
1.3.7 生物质燃料乙醇企业的建立 15-16
1.4 本课题研究的意义及拟解决的关键问题 16-17
1.4.1 本课题研究意义 16
1.4.2 研究内容及技术路线 16
1.4.3 拟解决的关键问题 16-17
2 材料与方法 17-23
2.1 材料 17-18
2.1.1 原料、菌种 17
2.1.2 主要试剂、仪器和培养基 17-18
2.2 方法 18-23
2.2.1 试验操作方法 18-22
2.2.2 分析方法 22-23
3 结果与分析 23-39
3.1 发酵条件的单因素试验及正交试验结果 23-25
3.1.1 不同发酵温度对酒精产量及总糖转化的影响 23-24
3.1.2 不同pH 值培养基对发酵的影响 24
3.1.3 不同接种量对发酵的影响 24-25
3.1.4 不同发酵时间对原料转化及产物合成的影响 25
3.2 发酵条件正交试验结果 25-27
3.3 利用甜高粱秸秆固态发酵生产燃料乙醇的小试试验结果 27
3.4 甜高粱秸秆发酵中试试验 27-34
3.4.1 菌种活化试验 27-30
3.4.2 发酵工艺过程的讨论 30-34
3.5 建立年产5万吨酒精发酵工厂的初步设计 34-39
3.5.1 发酵工厂厂址选择 35-36
3.5.2 发酵工厂基本投资预算 36-37
3.5.3 发酵生产中能量预算 37
3.5.4 产出效益 37-39
4 讨论与结论 39-43
4.1 讨论 39-42
4.1.1 甜高粱秸秆的成分分析及其与其它糖料作物的比较 39
4.1.2 燃料乙醇固态生产工艺优点及不足 39-40
4.1.3 主要技术指标 40-42
4.1.4 建立发酵工厂的可行性分析 42
4.2 结论 42-43
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