櫟屬橡子單寧提取與淀粉濃醪發(fā)酵工藝研究.pdf

1、櫟屬橡子是一種良好的可作為濃醪發(fā)酵生物質(zhì)原料的野生植物資源。橡子中的單寧成分可降低酶活、抑制微生物生長,從而極大限制了橡子原料的應(yīng)用。因此需要開發(fā)一種針對櫟屬橡子原料的單寧提取與淀粉濃醪發(fā)酵耦合的新工藝,實(shí)現(xiàn)橡子資源的綜合利用和高效轉(zhuǎn)化。
　　本文首先建立了橡子單寧40％乙醇-水溶液浸提工藝。在料液比1∶20、60℃、600r/min,3h條件下,三次浸提累計(jì)單寧脫除率達(dá)80％,通過Folin-Denis法測定橡子單寧含量由原來的

2、7.4％下降至1.5％以下。以三次浸提殘余單寧量為依據(jù),研究了單寧對α-淀粉酶、糖化酶活性影響以及對釀酒酵母H5及嗜鞣管囊酵母CICC1770生長特性和產(chǎn)乙醇能力的影響,對比了三次脫單寧后橡子淀粉與原始淀粉的發(fā)酵效果。結(jié)果表明:單寧含量在1％以下時(shí),對菌株生長及乙醇生產(chǎn)影響較小,兩種酶的相對酶活均保持在90％以上;三次脫單寧處理后淀粉發(fā)酵較原始橡子淀粉發(fā)酵,乙醇濃度由72.5 g/L增加到86.4 g/L,淀粉利用率由71.1％增加至8

3、4.5％;橡子經(jīng)過三次脫單寧處理后對于降低單寧抑制、提高乙醇產(chǎn)量效果顯著。
　　然后初步建立了橡子原料濃醪發(fā)酵工藝體系。實(shí)驗(yàn)測定了橡子組成成分,并對橡子淀粉結(jié)構(gòu)以及糊化特性進(jìn)行研究,進(jìn)而對比了橡子淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉三種原料的發(fā)酵效果,研制出一種針對橡子原料的新型復(fù)合糖化酶系,建立橡子濃醪發(fā)酵體系。結(jié)果表明:橡子淀粉結(jié)構(gòu)及糊化特性類似于玉米淀粉,針對橡子原料研制了一種新型復(fù)合糖化酶系(糖化酶250U/g、淀粉酶20U/g、木聚

4、糖酶60U/g、酸性蛋白酶50U/g,纖維素酶60U/g、半纖維素酶20U/g、單寧酶0.2U/g),在優(yōu)化的濃醪發(fā)酵體系(料液比1:2.4、接種量10％、M3013菌株、發(fā)酵84h、復(fù)合糖化酶系)下,乙醇產(chǎn)量由66.3 g/L上升到89g/L,增加了34.2％;淀粉利用率由64.8％增加到87.1％。
　　最后通過流程模擬軟件Aspen Plus對年處理量87720t橡子的單寧提取工藝以及淀粉濃醪發(fā)酵工藝進(jìn)行流程模擬。對橡子中缺

5、少物性參數(shù)的組分進(jìn)行生物質(zhì)物性估算,建立橡子組分物性數(shù)據(jù)庫,并在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行物料衡算、水分回收分析和能耗計(jì)算。結(jié)果表明:在年處理量87720t橡子條件下,乙醇的年產(chǎn)量31898噸,每噸乙醇發(fā)酵過程耗水4.07噸,產(chǎn)生廢水6.79噸,消耗各種形式的能量25.14×109J;對比了橡子、玉米、木薯、玉米秸稈四種物料的乙醇生產(chǎn)工藝參數(shù),橡子物耗成本最低,能耗、水耗接近于玉米乙醇,總體工藝接近于玉米乙醇生產(chǎn)工藝;流程模擬結(jié)果為橡子單寧提取