乙醇发酵废液的丁醇发酵研究

口cs〓【基础科学 Basic Science乙醇发酵废液的丁醇发酵研究王文博,张晓亮,尹永磊,杜风光,惠贤岗河南天冠企业集团有限公司,河南南阳473100籀要通常酒精发酵废液中含有2%左右的还原性糖,为了减少这些糖类损失,我们利用丙酮丁醉菌种能够发酵淀粉和糖蜜的特性,在原来的废液中加入适量的新鮮的淀粉原料,配制成培养基,发酵后得到乙酶、丙酮、丁醇等产品,讜研究能够使发酵废液中的还原性糖从冫%降低到0.3%,充分利用了废液中的糖类原料,降低了发酵成本和污水处理成本,同时又节约了水资源关键词发酵废液;还原性糖;丁醇;发酵;木薯中图分类号TQ92文献标识码A文章编号1674-6708(2011)56-0104-02The Research of Butanol资源11实验材料和设备Fermentation using乙醇发酵废液天冠集团Ethanol fermentation安捷伦1200高效夜相色谱安捷伦公司安捷伦6890气相色谱安捷伦公司Waste Liquid所用化学试剂均为国产分析纯,气相色谱仪所用试剂为色谱试剂。Henan Tianguan Enterprise Group Co, Ltd, Nanyang 47300012实验方法Abstract As a rule, ethanol fermentation waste liquid co1.2.1原料预处理about 2% reductive sugar.1)发酵废液预处理we confect culture medium in which about 6% sugar, accessioning取适量的发酵废液,使用40%(MV)的NaOH溶液将发酵condign com flour or tapioca to Ethanol fermentation waste liquid. We get液的pH调节到65左右Ethanol, acetone, butanol by the A-B-E fermentation. The reductive2)发酵液中各种糖类测定sugar in the Ethanol fermentation waste can be reduced to 0.3% from 2%取50mL中和后的发酵废液,加人50mL的蒸馏水和5mL浓in this way. The Clostridium acetobutylicum utilizes the reductive sugar盐酸,100℃水浴45min,定容到250mL,过滤后取2mL溶液,15in the ethanol fermentation waste. We reduce the cost of fermentation and000转离心,送液相色谱检测economize water.3)玉米粉(木薯)中各糖类的测定Keywords fermentation waste liquid reductive sugar: Butanol取2g玉米粉(木薯),加入100m的蒸馏水和5ml浓盐酸,℃水浴45min,定容到500mL,过滤后取2mL溶液,15000转离心,送液相色谱检测。随着我国工业化进程的加快,高增长的经济与能源供应能力1000g发酵废液和原料中的糖的组分:单位:的落差正日益明显,能源紧缺成为我国叮持续发展最大障碍,因原料葡萄糖纤维二糖阿拉伯糖木总糖此发展可再生能源成为最好选择,短短儿年时间,燃料乙醇以超发酵废液1205—13乎寻常的发展速度,成为中国替代能源的主力军米粉634289242635730.8目前燃料乙醇的获得就是靠发酵法生产乙醇,然后经过蒸31.670.6馏、脱水、变性,添加到汽油里面使用,每生产1t燃料乙醇就要1.2.2培养基的制备工艺产生10左右高浓度的发酵废液。一般企业的发酵废液的处理采用物理一化学处理法、生物处理法、浓缩煅烧法,其屮生物处取适量的废液和一定量的玉米粉(木幕),混合拌匀后,在沸琿法比较成功,如活性污泥法、厌氧甲烷发酵法等,但是这些方水中煮沸糊化,保持45min,分装500mL三角瓶,121℃蒸汽灭菌法都需要大量的投资和生产费用,得到的产品的附加值不是很高30min,提供接种使用,在培养基的制备过程中,总糖含量控制在本实验结合河南天冠企业集团有限公司的实际情况,以乙醇60g/La发酵废液作为工艺水,添加适量的玉米粉或者木薯,作为丙酮丁2实验方案的设计醇菌种的培养基,生物发酵生产内酮、丁醇,变废为宝,既节约21玉米培养基中添加不同康液量对发酵结果的影响了丙丁发酵的玉米粉和木薯的使用量,降低了成本,又节约了用废液的添加量是本实验的关键数据,实验过程中废液的添加水量。量分别为50%、80%、100%,配比过程中保证废液中所含糖量不1试验机理低于15g/。接种后在培养箱中发酵48小时,使用色谱检测发酵乙醇废液中含有2%左右的还原性糖,主要是葡萄糖、木糖、废液中的各组分:单位:g阿拉伯糖和纤维二糖,其中酵母菌不能够利用木糖和阿拉伯糖,序好溶剂含出葡萄糖】纤维三糖阿拉伯糖木糖总糖内酮丁醇菌种能够利用这类糖;内酮、丁醇发酵需要糖液浓度为201907501491.353596%左右和少敏的氮源,乙醇废液中的酵母残体提供的氮源能够满20230.712|288足丙酮、丁醇发酵,那么能够节省1左右的原料和15左右的水〖3_2020_0860931.28307作者简介:王文博,助理工程师,研究方向:丙酮丁醇发酵工艺研究、难分离物系提取分离等〃斗技传播》20111104Basic Science基础科学口〓s通过实验可以看出,酒精发酵后的发酵废液,经过再次制备141352005培养基后,经过丙酮丁醇菌种的发酵,从原来的2495g降低到说明加人1%的麸皮川献能够改善原料的营养基础,使薯类3.6g,充分利用了废液中的大部分糖类,使废液中的糖类得到了作物完全被丙酮丁醇菌种利用,溶剂总量有很大提高,可能归根新的转化。于麸皮里的蛋白质和各种氨基酸22酒精精液中添加不同原料对发酵的影响24pH调节对提发酵的影响对玉米和木薯原料进行了发酵试验,经过试验发现玉米和木由于酒精发酵废液的pH值通常都很低,对于丙酮丁醇菌种薯发酵结果不很相同,玉米原料的平均溶剂总量在18gL~20g/L来说pH的调节也很重要,pH值过低影响发酵,pH值过高,加木薯原料的平均溶剂总量在15g~17g/,说明玉米的营养成分比人NaOH或者Ca(OH)2的量就比较大,投人的成本也就比较高木薯更适合丙酮丁醇菌种的生长因此我们在pH值的调节上进行了发酵试验,通过实验叮知,发酵2.3源对发酵的影晌废液的pH调节到60左右基本上能够满足发酵,通常进行调节的通过上面试验可知道,木薯原料发酵的效果不如玉米好,通时候pH可控制在6065之间从经济上和操作可行性上都能够满过对二者的营养检测发现主要问题在于木薯的碳/氮比例不合理,足要求氮源含量低,因此我们作了很多的氮源实验,主要包括醋酸铵3结论硫酸铵、硝酸铵、硝酸钠、尿素等无机氮源以及豆粕粉、玉米浆、本实验在利用酒精发酵废液中所含糖的基础上,通过加入适麩皮等有机氮源量的新鲜淀粉原料,重新发酵得到新产品,该工艺的理论基础是有机氮源中正米浆发酵效果不是很好;豆粕粉和麸皮作为添不同生物种群对于事物中所含有的物质的利用是不同的,某类物加原料,发酵结果比较理想(木薯用量保持培养基中含糖量为6%种生产的废物可以作为另一类物种的原料,该理论不仅仅适用于左右)酒精发酵废物的再利用,也可以适用于一切发酵废物的再利用实验一:添加粕粉(单位:gL)只要我们找到两种适合的物种豆粕粉加人量乙醇丙丁醇总碌17536413231854参考文献3.89414024198[1]陈声.现代工业徼生物M.上海科学技术出版社,19794.01214045[2]郭质良.溶剂发酵化学].台湾商务印书馆,1983通过试验证明薯类原料加入15%豆粕粉进行发酵能够达到纯3]陈騊声,陆祖祺.发酵法丙酮和丁醇生产技术[M].化学工玉米发酵的水平,并且丁醇含量也比较高。业出版社,1991实验二:添加麸皮实验结果4]张毅淀粉发酵废水处理技术进展[M].工业水处理匚麸皮加人量乙醉丙总量1987(3)l8.019]华南工学院酒精与白酒工艺学D.北京轻工出14.20420.101(上接第106页)因为:分必要条件,得到的U*()即就是最优控制.而且还可以得到最优++yz,控制的反馈形式,显示出在解决最优控制问题中其它方法所不具的优越性。DP法的HB方程我们推导出了最大值原理,说明DP以及法与最大值之间有着本质上的密切联系参考文献可得ax aX aX)∫1]陈树勤.分系统最优化与总系统最优化的关系探讨[].系统工程理论与实践,1996,2.移项可得:[2]张汝清,高行山.随机变量的变分原理及有服元法[.应aH aar at-)f (X=n用数学和力学,1992,53]丁俊堂.一类半线性拋物边值问题的最大值[].数学物理4=i学报,2004,1.[4]Deng Y, Wang G Necessary conditions for opt imal这样我们就从H叫6]的后一半推出了最大值原理中的协态方 control problems governed by some nonlinear parabolic程,说明:其一,在最优值函数v*(X)具有二阶连续偏导数的情 differential equations [. PanAmcrican Mathematical况下,DP法的HB方程可以推的出最大值原理,它们之间有着Jo密切的关系,其二,HJB方程的简化形式在最大值原理中对应的5]李国勇.最优控制理论及参数优化[M.北京:国防工业出H函数的性质,即定常系统t可动时,H(xU'()=0。版社,20063结论[6]XIANG Xiao ling. OPTIMAL CONTROL OF A CLASS OF动态规划(DP)法的是性能指标取极值的最优控制问题的充 DISTRIBUTED PARAMETER DELAY SYSTEMSUJI. Systems Scienceand Ma t hematical Sciences, 2000(上接第109页)价格贵而且有毒的校验气体;样气不需要任何处理直接返回工艺参考文献管道;数据准确等优点,在国内外硫磺回收装置得到广泛应用1]周广浩,王俊涛硫磺回收装置酸性气配风控制方案探讨投用率较高,使用情况良好[门].石油化工环境保护,2005,28(2):36-38.2]佟新宇,硫磺装置硫比值分析仪的在线分析及应用控制[J].自动化仪表,2009,30(1):23-371052011上^《科技传播》