用菊芋來制作燃料乙醇 實(shí)驗(yàn)方案

1、用菊芋來制作燃料乙醇用菊芋來制作燃料乙醇1.復(fù)合酶在菊芋粉發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇中的應(yīng)用復(fù)合酶在菊芋粉發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇中的應(yīng)用菊芋的主要成分是多聚果糖，除此之外還含有淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等成分。這些成分可在酶的作用下分解成易于被酵母利用而產(chǎn)生乙醇的物質(zhì)。本文研究了采用添加復(fù)合酶和耐高溫釀酒酵母添加復(fù)合酶和耐高溫釀酒酵母通過邊糖化邊發(fā)酵邊糖化邊發(fā)酵的方法生產(chǎn)燃料乙醇的最佳工藝條件。該方法具有操作簡單、穩(wěn)定性好、發(fā)酵周期短、生產(chǎn)

2、成本低等優(yōu)點(diǎn)，對進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)利用菊芋發(fā)酵、規(guī)模化生產(chǎn)燃料乙醇具有一定的指導(dǎo)意義。1材料與方法11材料材料111菊芋南菊芋1號112復(fù)合酶自配，組成為：耐高溫阿爾法一淀粉酶：10u／g菊芋粉；糖化酶：80u／g菊芋粉；普魯蘭酶：40u／g菊芋粉；纖維素酶酶：16u／g菊芋粉；酸性蛋白酶：10u／g菊芋粉；果膠酶：20u／g菊芋粉；菊粉酶：25u／g菊芋粉；B一葡聚糖酶：10u／g菊芋粉；B一甘露聚糖酶：5u／g菊芋粉；木聚糖酶：10u／g菊

3、芋粉；植酸酶：5u／g菊芋粉。11_3耐高溫釀酒干酵母12方法方法121菊芋粉成分分析分析指標(biāo)：水分，總糖，粗脂肪，粗纖維，粗蛋白，還原糖，灰分。122干酵母活化稱取一定量干酵母于40倍其重量的35～40℃的2％的葡萄糖水溶液中。先在37℃恒溫箱中培養(yǎng)15～20min然后轉(zhuǎn)移到30℃恒溫箱中培養(yǎng)60~70min即可123殘還原糖測定將澄清的蒸餾廢液稀釋到一定倍數(shù)，用DNS法測定。124乙醇含量測定采用酒精計(jì)法。將發(fā)酵液倒入500mL圓底

4、燒瓶中，加100mL水混勻后常壓蒸餾用100ml容量瓶收集餾出液至刻度，用酒精比重計(jì)測餾出液中的酒精濃度和溫度，最后換算為20℃酒精度。125實(shí)驗(yàn)計(jì)算酒精產(chǎn)率=酒精產(chǎn)量原料總量100%126工藝流程稱取25g過4目的菊芋粉于500ml三角瓶中一加入一定量溶有10u／g菊芋粉的耐高溫阿爾法一淀粉酶的60℃左右的自來水一于100℃加熱蒸煮30min一冷卻至35℃左右加入一定量復(fù)合酶和酵母活化液一稱重，放于一定溫度的恒溫箱中一每隔8h稱重1次

5、，直到發(fā)酵結(jié)束一蒸餾一測酒精度一測蒸餾廢液中殘還原糖含量一計(jì)算酒精產(chǎn)率。(l)菌種保藏培養(yǎng)基(gL):葡萄糖20，蛋白脈20，酵母粉10，瓊脂20(2)搖瓶種子培養(yǎng)基(gL):葡萄糖30，酵母粉40，蛋白胨40，121攝氏度下滅菌20min，供自絮凝顆粒酵母種子擴(kuò)大培養(yǎng)使用(3)搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基:同步糖化發(fā)酵用培養(yǎng)基直接由新鮮菊芋汁配制先糖化后發(fā)酵用培養(yǎng)基是將新鮮菊芋汁在250mL搖瓶中經(jīng)菊粉酶在60℃下糖化得到。(4)連續(xù)發(fā)酵培養(yǎng)基:將

6、發(fā)酵用菊芋汁真空減壓濃縮到220gL左右，滅菌后供自絮凝酵母連續(xù)發(fā)酵使用。23實(shí)驗(yàn)方法2.3.1種子培養(yǎng)方法(l)取新鮮自絮凝釀酒酵母斜面接入裝有100ml生長培養(yǎng)基的250mL搖瓶中，在旋轉(zhuǎn)式搖床上，150rpm、30℃的條件下培養(yǎng)至對數(shù)期。(2)取0.2mL克魯維酵母(甘油保存)接種種子培養(yǎng)基后，在33℃，150rpm條件下培養(yǎng)12h然后取1mL接種于種子培養(yǎng)基中，在33℃，150rpm條件下培養(yǎng)。2.3.2菊芋汁的酶糖化將菊粉酶液

7、經(jīng)0.22um膜過濾除菌后按一定的百分比添加到裝有100mL菊芋汁的錐形瓶中，然后置于60℃水浴搖床內(nèi)進(jìn)行糖化。菊芋汁初始自然pH為4.6左右，可以滿足菊粉酶糖化要求，每隔50min取樣測定菊芋汁中還原糖和葡萄糖濃度。2.3.3自絮凝酵母種子培養(yǎng)及接種自絮凝酵母種子培養(yǎng)24h后，用0.1molL的檸檬酸鈉解絮凝，以保證接種量可控，然后按10%的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵，接種到培養(yǎng)基中后檸檬酸鈉被稀釋，解離的酵母可以重新絮凝。2.3

8、.4菊芋汁批式發(fā)酵菊芋汁批式發(fā)酵在250mL搖瓶中進(jìn)行，發(fā)酵溫度30攝氏度，自然pH值(4.6左右)，搖瓶轉(zhuǎn)速160rpm，使用厭氧塞封口，分別采用sHF和ssF技術(shù)路線。采用sHF技術(shù)路線時(shí)，先使用菊粉酶完全糖化菊芋汁，進(jìn)行滅菌滅酶處理后，接種自絮凝顆粒酵母，進(jìn)行乙醇發(fā)酵。而對于SSF技術(shù)路線，菊芋汁中加入菊粉酶后隨即接種自絮顆粒凝酵母，進(jìn)行乙醇發(fā)酵，菊粉的水解糖化與酵母的乙醇發(fā)酵同步進(jìn)行。為了便于技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，SHF和sSF過程菊粉

9、酶的添加量相同。由于SSF工藝中菊粉酶糖化菊芋汁得到的糖隨即被酵母利用，系統(tǒng)中沒有可發(fā)酵性糖積累，因此原料菊芋汁可能不需滅菌處理，在實(shí)驗(yàn)中分別考察了原料菊芋汁進(jìn)行滅菌處理后發(fā)酵和不滅菌生料直接發(fā)酵。2.3.5菊芋汁連續(xù)發(fā)酵為了提高菊芋汁乙醇發(fā)酵技術(shù)的水平，有效容積為2L的發(fā)酵罐中加入1L新鮮菊芋汁，考察其SSF連續(xù)發(fā)酵性能。為了防止連續(xù)發(fā)酵長期運(yùn)行時(shí)的雜菌污染，菊芋汁進(jìn)行滅菌處理后，接入經(jīng)搖瓶培養(yǎng)24h后得到的自絮凝釀酒酵母顆粒和700

10、0U的菊粉酶液(經(jīng)濾膜過濾，發(fā)酵罐中的菊粉酶濃度約7UmL)。發(fā)酵罐溫度控制在30℃，pH控制在4.5，轉(zhuǎn)速為150rpm，殘總糖降到20gL時(shí)流加滅菌處理的濃縮菊芋汁，稀釋速率為0.02h1，，通氣量為0.02Lmin。每隔12h測乙醇、還原糖及總糖。利用菊芋生產(chǎn)乙醇的研究2.3.6分析方法(l)葡萄糖的分析采用葡萄糖自動(dòng)分析儀(SBA一50B生物傳感分析儀)取1mL離心過的發(fā)酵液的上清液，稀釋一定倍數(shù)至葡萄糖濃度小于1gL，取25u