蔗汁发酵生产燃料乙醇的工艺优化研究

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本文研究了新桥酿酒酵母以甘蔗糖蜜为原料的乙醇发酵特性及其利用蔗汁发酵生产乙醇的工艺,并在发酵罐小试水平上对两种原料的乙醇发酵结果进行了分析。主要研究结果如下: 1.新桥酿酒酵母利用甘蔗糖蜜发酵生产乙醇的特性,其单因素最佳条件为:糖蜜浓度20Bx,尿素2.0g/L,接种量10%(v/v),pH4.5,温度35℃。最终产酒度7%~8%(v/v),残糖量在16~20g/L之间,发酵率平均为80.82%,糖利用率不超过88.81%。 2.新桥酿酒酵母利用蔗汁发酵生产乙醇工艺研究:经单因素实验及正交实验所得到的最佳发酵条件为,接种量10%(v/v),发酵液初始pH 6.5,添加2.0g/L尿素,于35℃.50rpm振荡发酵,可以有效提高提高乙醇产量。成熟醪液残糖平均仅为4.35g/L,且在所进行过的各项实验中糖利用率最高达98.23%,发酵率最高可达92.15%。此外,通过补料分批发酵的方法,还可以进一步提高乙醇产量,具体补料方法为,初始装液量50mL,于发酵过程中分批多次补料蔗汁共50mL,补料次数越多对乙醇生产的促进效果越明显。在该实验中,补料发酵的使用可使蔗汁产酒度达13.90%,发酵率93.43%。 3.蔗汁乙醇发酵与糖蜜乙醇发酵的小试水平分析:进行了2L发酵罐水平小试发酵,结果发现在此水平下,蔗汁乙醇发酵无论从产酒、菌体生长、残糖等方面的表现都明显优于甘蔗糖蜜乙醇发酵。蔗汁成熟醪液的OD<,600>值要高出糖蜜发酵液83.25%,残糖为4.17g/L也远小于糖蜜发酵液的20.01g/L。蔗汁发酵液乙醇浓度从发酵开始即高于糖蜜乙醇发酵,蔗汁发酵液与糖蜜发酵液的最终产酒分别为11.88%和9.72%,糖利用率分别为97.81%和89.47%,发酵率则为91.68%和78.96%。 研究表明,新桥酿酒酵母利用蔗汁乙醇发酵要优于糖蜜乙醇发酵,直接利用蔗汁生产燃料乙醇是一种非常有潜力的工业技术,具有广阔的前景。
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