水绵发酵产乙醇工艺构建及条件优化

论文摘要

水绵干燥样中含有大量的淀粉、纤维素等碳水化合物,利用水绵制备生物乙醇,不仅可以拓宽生物乙醇的原料来源,还可以缓解水体富营养化现象。对水绵干燥样成分进行分析后,通过自行构建的水绵发酵产乙醇工艺,考察了预处理混合物中稀硫酸用量、纤维素酶用量、预水解时间、预水解温度、发酵时间和发酵温度对产乙醇浓度的影响;利用响应面中心组合设计法和响应面分析法,得到了水绵发酵产乙醇工艺参数的回归模型,并在回归模型预测出的优化条件下进行了放大倍数的产乙醇试验,采用Logistic模型基于1st Opt软件,得到能描述水绵发酵产乙醇全过程的分段优化模型。试验结果表明:水绵干燥样中淀粉、纤维素等碳水化合物约占水绵干重的67.53%,水绵发酵产乙醇具有巨大的潜力;最佳产乙醇条件为纤维素酶(10万u/g)与水绵干燥样的投加质量比1∶1、预水解温度50℃、预水解时间50 min、发酵温度40℃,产物乙醇的最佳浓度可达5.61 g/L,以原料计算的乙醇得率为28.1%(g/g);在最佳产乙醇条件下,最大乙醇浓度为5.715 8 g/L,最大乙醇产生速率为0.691 9 g/[g/(L·h)]。该结果对水绵发酵产乙醇工艺参数的选择及对产乙醇全过程的调控具有指导意义。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1. 1 试验材料
•     1.1.1 水绵干燥样
•     1.1.2 主要试剂
•     1.1.3 主要溶液
•       （1） 水绵稀酸预处理混合物:
•       （2） 酵母活化液:
•       （3） 发酵辅助营养液:
•   1. 2 试验装置
•   1. 3 试验方法
•     1.3.1 水绵干燥样成分的测定
•     1.3.2 乙醇浓度的测定
•     1.3.3 单因素试验
•     1.3.4 响应面试验
•     1.3.5 水绵发酵产乙醇工艺全过程的优化
• 2 结果与分析
•   2. 1 水绵干燥样的成分
•   2. 2 单因素试验结果与分析
•   2. 3 响应面试验结果与分析
•   2. 4 最佳产乙醇条件及其产量分析
•   2. 5 水绵发酵产乙醇全过程预测
•     2.5.1 产乙醇全过程的非线性拟合
•     2.5.2 产乙醇全过程数学模型优化
• 3 结论与展望

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 田育青,张秀,朱密,何军良,周旋

关键词: 水绵,乙醇,发酵,单因素试验,响应面法,非线性拟合

来源: 安全与环境工程 2019年02期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 有机化工,一般化学工业

单位: 武汉工程大学化学与环境工程学院,华中科技大学环境科学与工程学院

基金: 武汉工程大学第十期大学生校长基金项目(2015061),第十届武汉工程大学研究生教育创新基金项目

分类号: TQ923;TQ223.122

DOI: 10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2019.02.004

页码: 25-31

总页数: 7

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