利用菊芋块茎与秸秆生产乙醇的研究

发布时间：2020-07-17 00:57

【摘要】：菊芋作为一种非粮作物,块茎和秸秆均可以被微生物发酵生成乙醇,是燃料乙醇生产的理想底物之一 首先,本文采用酸解法将菊芋块茎水解为果糖后进行乙醇发酵。通过单因素实验和正交试验,考察了物料固液比、酸浓度、反应温度和反应时间对菊芋粉稀酸水解的影响,采用响应面法对乙醇发酵时的营养盐种类及浓度进行了优化。研究结果表明,菊芋稀酸水解的最优条件为：固液比1：3,硫酸浓度1.5%,反应温度80℃,反应时间90min。此条件下水解菊芋,水解液中的还原糖得率为94.8%；水解液经过中和后,利用响应面软件优化发酵培养基中的营养盐,在MgSO43g/L,K2HPO41.5g/L和NH4HCO32.94g/L条件下,酿酒酵母S. cerevisiae6525发酵菊芋水解液,乙醇浓度可达到72g/L,生产效率达到2.0g/L/h,较优化前的乙醇产量65.8g/L,提高了9%。 其次,本文采用了稀酸法对菊芋秸秆进行预处理,通过单因素实验,考察了预处理温度、预处理时间、稀酸浓度、料液比四个因素,得到的优化结果：料液比1：8、酸解温度121℃、酸解浓度1.5%、酸解时间1h。此条件下水解菊芋秸秆,还原糖得率高达53.7%；预处理后的水解液经过碱脱毒,优化菊芋秸秆酶解条件。在温度50℃,pH5.0,转速150rpm的水浴条件下,分别添加30U/g的纤维素酶和木聚糖酶,还原糖得率达到86.5%；考察三种不同菌种--Kluyveromyces marxianus1727、Pichia stipitis JCM10742、 Pichia stipitis CBS5733的乙醇发酵能力,结果发现K. marxianus1727发酵能力最佳,其同步糖化发酵与分同步糖化发酵乙醇产量分别为25.91g/L和25.63g/L,生产效率分别是0.54g/L/h和0.26g/L/h。 在上述优化工艺的基础上,综合菊芋乙醇工厂建设和生产过程中的投资、成本、收益的估算值,通过计算财务净现值和内部现值率,对菊芋乙醇进行技术经济性分析,发现利用菊芋生产乙醇,5.4年内可追回成本,在工业上具有可行性。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S216.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;菊芋挡住沙魔脚步[J];大众标准化;2002年05期

2 韩冬梅;曹永久;;柴达木盆地马铃薯储藏中存在的问题及对策[J];科学之友;2011年14期

3 ;[J];;年期

4 ;[J];;年期

5 ;[J];;年期

6 ;[J];;年期

7 ;[J];;年期

8 ;[J];;年期

9 ;[J];;年期

10 ;[J];;年期

相关会议论文 前10条

1 石瑛;刘翠翠;李欣;王冬雪;;马铃薯不同杂交组合及后代块茎钾含量的评价[A];马铃薯产业与科技扶贫（2011）[C];2011年

2 周正;曹海龙;朱豫;李曙光;杜昱光;;菊芋粉发酵生产乙醇的初步研究[A];2008年全国糖生物学学术会议论文摘要[C];2008年

3 隆小华;刘兆普;刘玲;王琳;严一诺;;盐生能源植物-菊芋研究进展[A];中国海洋学会海洋生物工程2005年学术年会论文集[C];2005年

4 隆小华;刘兆普;刘玲;王琳;;盐生能源植物菊芋研究进展[A];中国海洋学会海洋生物工程专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年

5 周正;曹海龙;李曙光;白雪芳;杜昱光;;发酵菊芋粉生产乙醇和乳酸的研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年

6 田振东;谢从华;柳俊;;马铃薯块茎晚疫病抗性遗传与鉴定方法[A];中国作物学会马铃薯专业委员会2008年马铃薯大会论文集[C];2008年

7 李元宝;文钢;李世风;张宁;司怀军;王蒂;;马铃薯块茎休眠和发芽的机理及调控研究进展[A];马铃薯产业与粮食安全（2009）[C];2009年

8 范娟;陈伊里;许庆芬;杨楠;;马铃薯新型栽培种杂交后代材料块茎抗晚疫病性研究[A];2005年全国马铃薯产业学术年会论文集[C];2005年

9 解玉琴;雷生全;郭雄;解红英;;马铃薯新品种“互薯3号”高产栽培技术[A];中国作物学会马铃薯专业委员会2008年马铃薯大会论文集[C];2008年

10 覃芳;何龙飞;李创珍;韦本辉;何虎翼;甘秀芹;;山药块茎膨大素基因DoExp1的克隆[A];中国植物生理学会第十次会员代表大会暨全国学术年会论文摘要汇编[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 新乐市东王镇孔村 郝胜辉;土豆种子咋储藏好[N];河北科技报;2009年

2 白云水;别小看了土豆[N];中国医药报;2005年

3 河北农大园艺学院 郑宝强 定州市园林处 崔瑞景;怎样养好球根海棠[N];河北科技报;2006年

4 新乐市东王镇孔村 郝胜辉;土豆发棵期管理莫放松[N];河北科技报;2010年

5 尹平孙;旱半夏越冬重管理[N];湖南科技报;2007年

6 钟科;半夏[N];农民日报;2002年

7 江西省樟树市中药材产销协会 尹平孙;旱半夏冬管四要点[N];江苏农业科技报;2006年

8 中国农业大学教授 曹一平;南北方如何搭配适合马铃薯生长的营养套餐[N];中华合作时报;2009年

9 尹平孙;林间套种旱半夏[N];江苏农业科技报;2008年

10 尹平孙;中草药圃旱半夏规范化栽培技术[N];福建科技报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 葛向阳;菊芋发酵生产L-乳酸的研究[D];江南大学;2009年

2 高凯;内蒙古锡林河流域菊芋及野生植物能用潜力评价[D];内蒙古农业大学;2011年

3 王清;马铃薯PPO活性变化规律及抗块茎损伤褐化的基因工程研究[D];甘肃农业大学;2003年

4 张金文;马铃薯块茎抗低温糖化基因工程研究[D];华南热带农业大学;2001年

5 魏凌云;菊粉的分离纯化过程和功能性产品研究[D];浙江大学;2006年

6 孙丽慧;微生物发酵制备2，3-丁二醇及其双水相萃取[D];大连理工大学;2009年

7 袁文杰;克鲁维酵母同步糖化发酵菊芋生产乙醇的研究[D];大连理工大学;2009年

8 张迟;抑制马铃薯Acid Invertase基因表达对块茎淀粉—糖代谢的影响研究[D];华中农业大学;2007年

9 Mokhtar Abdo Mohammed Ali;[D];浙江大学;2004年

10 李会珍;利用试管薯诱导途径探讨马铃薯品质形成及其调控研究[D];浙江大学;2004年

相关硕士学位论文 前10条

1 尹思静;利用菊芋块茎与秸秆生产乙醇的研究[D];大连理工大学;2012年

2 仝瑛;菊芋菊糖的提取纯化、抗氧化活性及菊糖复合饮料工艺研究[D];西北大学;2010年

3 孔涛;辽西北菊芋良种选育及配套栽培模式研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

4 韩筱;菊芋制备细菌纤维素的研究[D];东华大学;2012年

5 张维;菊芋渣中可利用成分的提取及特性研究[D];兰州理工大学;2012年

6 陆杰;菊芋高效再生体系的建立[D];黑龙江大学;2010年

7 潘晓琴;菊芋褐变酶酶学特性及菊糖提取的相关研究[D];华南理工大学;2011年

8 黄高峰;干旱胁迫下菊芋生理生化响应与主栽品种抗旱性比较[D];青海大学;2011年

9 徐光鹏;菊芋酸奶工艺优化及营养学评价[D];郑州大学;2011年

10 张琼;2个融合启动子在马铃薯中低温诱导块茎特异表达功能研究[D];华中农业大学;2010年

本文编号：2758753