汽爆玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺优化.pdf

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1、第26卷第7期2502010年7月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．7Jul．2010汽爆玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺优化赖智乐，常春，马晓建※，魏巍，罗永生，王铎(郑州大学化工与能源学院，郑州450001)摘要：该文对同步糖化发酵玉米秸秆生产纤维乙醇的工艺条件进行了研究，分别利用单因素试验和正交试验考察了影响发酵的工艺条件。结果显示：温度37℃、pH值4．8、底物15％(质鼍分数)、表面活性剂Tween．200．15％(质量分数)、纤维素酶用量30U／g、

2、酵母用2％的葡萄糖溶液活化，接种量5％o(相对底物干质量)、培养基的组成：Kid2P042．5g／L，(NH4)2S042．0g／L，MgS04"7H200．15g／I．，CaCl20．35g／L、发酵时间60h为同步糖化发酵(SSF)牛产乙醇的最优IT艺条件，该条件下乙醇的体积分数为2．85％，乙醇得率达理论值的88．12％。关键词：乙醇，酵母，秸秆，同步糖化发酵，纤维素酶，培养基doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．07．043中图分类号：TK6文献标识码：A文章编号

3、：1002—6819(20lO)一07—0250—05赖智乐，常春，马晓建，等．汽爆玉米秸秆同步糖化发酵产乙醇的工艺优化[J]．农业工程学报，2010，26(7)：250--254．LaiZhile，ChangChun，MaXiaojian，eta1．Processoptimizationofethanolproductionfromsteamexplodedcomstalkbysimultaneoussaccharificationandfermentation[J]．Transactionsoft

4、heCSAE，2010，26(7)：250--254．(inChinesewithEnglishabstrac00引言纤维乙醇作为一种牛物质能源，具有原料来源丰富、可再生、减少环境污染等优点，已成为石油替代能源的重要选择之一【1。21。近年来，对纤维乙醇生产的研究已成为生物质能源领域中的霞要研究课题。在纤维乙醇生产：L艺研究中，为了提高乙醇产率，人们开发出多种乙醇发酵丁艺，如：分步水解糖化发酵法(SHF)；同步糖化发酵法(SSF)；

5、一J步糖化共发酵法(SSCF)；联合发酵法(CBP)掣31。目前在这

6、儿种工艺中，SSCF和CBP工艺因受基冈工程菌f{身的限制，大多停留在实验室研究规模上，而SHF和SSF是当前最容易T业化应用的两种发酵工艺。与SHF工艺相比，SSF工艺是将纤维素水解和乙醇发酵同步进行的。‘种工艺，即纤维素在被纤维素酶糖化的同时，酵母能及时将糖发酵为乙醇，因此整个发酵过程中的纤维二糖和葡萄糖浓度很低，能有效解除糖对纤维素酶的抑制作用，有利于提高酶解效率和减少酶用量。此外，SSF工艺还具有简化反应设备、降低设备投资、提高生产效率、减少染菌儿率等优点【41。但目前，对经蒸汽爆破预处理后的

7、玉米秸秆为原料，采用SSF进行纤维乙醇生产工艺研究的报道极少，少量的研究也缺乏全面系统的考察。所以针对这些不足，本收稿日期：2009—11-24修订日期：2010-06-08基金项目：国家科技支撑计划(2007BAD66804)；河南省教育厅自然科学研究计划项目(200813480004)作者简介：赖智乐(1984一)，男，主要从事生化设备与发酵工程方面的研究。郑州郑州大学化工与与能源学院，450001。Email：lelelai2008@yahoo．∞※通信作者：马晓建(1953一)，男，教授，博士

8、生导师，主要从事生化设备与发酵]：程方面的研究开发。郑州郑州大学化工与能源学院，450001。Email．．删@zzu．edu．cn文尝试对汽爆玉米秸秆原料的SSF工艺进行更加全面的考察，分别对温度、pH值、底物浓度、表面活性剂类型、纤维素酶用量、酵母活化方式及接种量、培养基的组成和发酵时间9个方面进行试验研究，以最终得出较优的工艺条件，为进一步的放大试验研究提供参考依据。1材料与方法1．1试验材料玉米秸秆(产地郑州)；安琪耐高温犁酿酒高活性干酵母(湖北安琪酵母股份有限公司)；纤维素酶(湖南尤特尔)，

9、酶活为82．5U／mL(1U为lmin分解whatmanl号滤纸产生1mg葡萄糖的酶量)；Tween一20，Tween．80(天津科密欧化学试剂开发中心)；其他试剂均为分析纯。1．2试验方法1．2．1酵母的活化酵母的活化方式：将酵母在35～40℃条件下，用2％糖水或4"5Bx的稀糖化醪复水15～20min，然后温度降至34℃下活化1～2h，即可做酒母使用。1．2．2同步糖化发酵试验方案试验中，对同步糖化发酵的温度、pH值、底物浓度、表活性剂的类型、纤维素