汽爆玉米秸秆再处理及其纤维素乙醇的高浓发酵

发布时间：2018-05-09 06:15

  本文选题：汽爆玉米秸秆 + 半同步糖化发酵　； 参考：《江南大学》2017年硕士论文

【摘要】：目前,纤维素乙醇生产过程中过高的生产成本严重阻碍了其商业化进程。研究者们认为造成纤维乙醇生产成本较高的主要原因之一是纤维素乙醇生产工艺未达到淀粉基乙醇发酵的“三高”(高浓度、高转化率和高发酵强度)指标,并且认为实现纤维素乙醇高浓发酵是解决此问题的关键。为此,本文以汽爆处理后玉米秸秆为原料,考察不同处理方法对其组分和可酶解性的影响,并进一步的研究处理后汽爆玉米秸秆的半同步糖化高浓发酵产乙醇工艺,具体研究内容和结果如下:(1)汽爆玉米秸秆甘油有机溶剂处理和碱性过氧化氢处理条件优化以及处理方法的选择。其中甘油有机溶剂处理最优工艺条件为:温度110℃、处理时间1 h、甘油浓度70%和NaOH添加量为0.1 g·(g原料)~(-1),在该处理条件下汽爆玉米秸秆中纤维素含量提高到57.4%,木质素降低到15.5%。碱性过氧化氢处理最优工艺条件为:过氧化氢浓度2%、温度23℃、固液质量比10/110和处理时间2 h,在该处理条件下汽爆玉米秸秆中纤维素含量提高到61%,木质素含量降为7.0%。另外,对甘油有机溶剂处理后汽爆玉米秸秆(GOT-SECS)、碱性过氧化氢处理后汽爆玉米秸秆(AHT-SECS)和未处理的汽爆玉米秸秆(SECS)进行可酶解性考察,发现在15 FPU·(g底物)~(-1)加酶量和2%底物浓度下,酶解48 h后GOT-SECS、AHT-SECS和SECS的产糖率分别为515 mg·g~(-1)、620 mg·g~(-1)和265 mg·g~(-1)。因此,选择碱性过氧化氢处理作为汽爆玉米秸秆的再处理方法。(2)AHT-SECS半同步糖化高浓发酵产乙醇过程优化:通过对AHT-SECS高底物浓度酶解过程特性考察,确定其预酶解工艺为:以15.6%(w·v~(-1))为起始底物浓度,在酶解12 h时补加相当于20%(w·v~(-1))初始底物浓度的干物料以及相应量酶液后继续酶解24 h。在该预酶解工艺基础上,探究了培养基成分和培养条件对乙醇发酵的影响,确定了发酵条件:酵母提取物16 g·L~(-1)、接种龄20 h、接种量0.6 g·L~(-1)、发酵温度39℃和PEG40000.01 g·(g干基质)~(-1)。在此发酵工艺条件下,发酵24 h后,乙醇产量达73.7 g·L~(-1),发酵强度为3.07 g·(L·h)~(-1),乙醇得率为61%。(3)通过强化AHT-SECS预酶解过程来提高其半同步糖化高浓发酵产乙醇效率。强化后的AHT-SECS半同步糖化高浓发酵产乙醇工艺为:以14.5%(w·v~(-1))为起始底物浓度,分别在酶解4 h、8 h和16 h向酶解体系中补加相当于5%、7%和9%初始底物浓度的干物料,在酶解开始时加入所有所需酶液和4个直径为9 mm的玻璃珠,整个预酶解过程为36 h,其他发酵培养基和发酵条件同(2),在该工艺条件下发酵24 h后乙醇产量达到81.2 g·L~(-1),发酵强度为3.38 g·(L·h)~(-1),乙醇得率为67.2%。
[Abstract]:At present, the high production cost of cellulosic ethanol seriously hinders its commercialization process. The researchers believe that one of the main reasons for the high cost of cellulosic ethanol production is that the cellulosic ethanol production process does not meet the "three high" (high concentration, high conversion and high fermentation intensity) targets for starch-based ethanol fermentation. The key to solve this problem is to realize high concentration fermentation of cellulosic ethanol. Therefore, the effects of different treatment methods on the composition and enzymatic hydrolysis of corn straw after steam explosion treatment were investigated, and the semi-synchronous saccharification and high concentration fermentation process of ethanol production from steam explosion corn stalk was further studied. The specific research contents and results are as follows: 1) Optimization of organic solvent treatment and alkaline hydrogen peroxide treatment of glycerin from steam explosion corn straw and selection of treatment methods. The optimum conditions of glycerol organic solvent treatment were as follows: temperature 110 鈩，

本文编号：1864919