微生物利用甘油發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的研究.pdf

1、近年來(lái)化石能源的日漸消耗引發(fā)了人們對(duì)新型、可再生能源的深刻思考，世界各國(guó)正積極開(kāi)發(fā)和利用生物質(zhì)燃料乙醇和生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)。生物柴油作為乙醇之后的第二個(gè)有望得到大規(guī)模推廣應(yīng)用的生物能源產(chǎn)品，備受?chē)?guó)內(nèi)外各界的肯睞。目前主要通過(guò)酯交換法生產(chǎn)生物柴油，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的副產(chǎn)物--粗甘油廢液。如何合理利用粗甘油廢液，是這一產(chǎn)業(yè)面臨的新問(wèn)題，尋求粗甘油利用的新途徑已引起人們的普遍關(guān)注。本文從上述兩個(gè)方面考慮，探索一條利用生物柴油廢液發(fā)酵乙醇

2、的生產(chǎn)途徑，不僅可解決生物柴油生產(chǎn)過(guò)程中大量副產(chǎn)物甘油的再利用問(wèn)題，也有望為非糧食原料生產(chǎn)乙醇找到另一種新途徑。 本課題以甘油為原料，微生物發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇。研究了甘油和乙醇的快速測(cè)定方法，建立了發(fā)酵液中的甘油含量的HPLC法，及乙醇的氣相色譜頂空進(jìn)樣檢測(cè)法。 對(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有菌種進(jìn)行篩選，確定浸麻芽孢桿菌為后續(xù)乙醇發(fā)酵研究的菌種。浸麻芽孢桿菌種子培養(yǎng)條件優(yōu)化后的結(jié)果為：甘油8g，葡萄糖12g，蛋白胨5g，酵母粉5g，碳酸鈣1

3、0g，水1L，pH9.0。接種量為10％(v/v)，41℃靜止培養(yǎng)36h。優(yōu)化后的發(fā)酵培養(yǎng)基為：甘油50g，谷氨酸鈉5g，蛋白胨5g，酵母粉5g，氯化鈉5g，硫酸鋅1g，水1L，pH8.0。在上述工作基礎(chǔ)上，浸麻芽孢桿菌發(fā)酵乙醇工藝條件優(yōu)化得出，分批補(bǔ)料發(fā)酵可以有效地控制底物甘油的濃度，解除高濃度甘油對(duì)乙醇發(fā)酵的抑制作用。 浸麻芽孢桿菌和紅曲菌9906混合發(fā)酵可以明顯地縮短乙醇發(fā)酵周期，提高乙醇產(chǎn)量。在混合發(fā)酵基礎(chǔ)上，確定了乙醇

4、補(bǔ)料發(fā)酵較優(yōu)的工藝條件：三角瓶1L，裝液量700mL紅曲發(fā)酵液，甘油初始濃度0.217mol/L，以補(bǔ)料方式每隔60h分五次補(bǔ)加0.217mol/L甘油濃度的紅曲發(fā)酵液，每次補(bǔ)加100mL，發(fā)酵培養(yǎng)360h，乙醇最高濃度達(dá)0.221mol/L，乙醇總產(chǎn)率0.628mmol/h，乙醇摩爾轉(zhuǎn)化率為87％。5L玻璃三角瓶混合發(fā)酵甘油生產(chǎn)乙醇，其乙醇濃度達(dá)到0.370mol/L，甘油利用率為82.3％，乙醇摩爾轉(zhuǎn)化率到達(dá)83％。 采用混