口cs〓【基礎科學 Basic Science乙醇發(fā)酵廢液的丁醇發(fā)酵研究王文博,張曉亮,尹永磊,杜風光,惠賢崗河南天冠企業(yè)集團有限公司,河南南陽473100籀要通常酒精發(fā)酵廢液中含有2%左右的還原性糖,為了減少這些糖類損失,我們利用丙酮丁醉菌種能夠發(fā)酵淀粉和糖蜜的特性,在原來的廢液中加入適量的新鮮的淀粉原料,配制成培養(yǎng)基,發(fā)酵后得到乙酶、丙酮、丁醇等產品,讜研究能夠使發(fā)酵廢液中的還原性糖從冫%降低到0.3%,充分利用了廢液中的糖類原料,降低了發(fā)酵成本和污水處理成本,同時又節(jié)約了水資源關鍵詞發(fā)酵廢液;還原性糖;丁醇;發(fā)酵;木薯中圖分類號TQ92文獻標識碼A文章編號1674-6708(2011)56-0104-02The Research of Butanol資源11實驗材料和設備Fermentation using乙醇發(fā)酵廢液天冠集團Ethanol fermentation安捷倫1200高效夜相色譜安捷倫公司安捷倫6890氣相色譜安捷倫公司W(wǎng)aste Liquid所用化學試劑均為國產分析純,氣相色譜儀所用試劑為色譜試劑。Henan Tianguan Enterprise Group Co, Ltd, Nanyang 47300012實驗方法Abstract As a rule, ethanol fermentation waste liquid co1.2.1原料預處理about 2% reductive sugar.1)發(fā)酵廢液預處理we confect culture medium in which about 6% sugar, accessioning取適量的發(fā)酵廢液,使用40%(MV)的NaOH溶液將發(fā)酵condign com flour or tapioca to Ethanol fermentation waste liquid. We get液的pH調節(jié)到65左右Ethanol, acetone, butanol by the A-B-E fermentation. The reductive2)發(fā)酵液中各種糖類測定sugar in the Ethanol fermentation waste can be reduced to 0.3% from 2%取50mL中和后的發(fā)酵廢液,加人50mL的蒸餾水和5mL濃in this way. The Clostridium acetobutylicum utilizes the reductive sugar鹽酸,100℃水浴45min,定容到250mL,過濾后取2mL溶液,15in the ethanol fermentation waste. We reduce the cost of fermentation and000轉離心,送液相色譜檢測economize water.3)玉米粉(木薯)中各糖類的測定Keywords fermentation waste liquid reductive sugar: Butanol取2g玉米粉(木薯),加入100m的蒸餾水和5ml濃鹽酸,℃水浴45min,定容到500mL,過濾后取2mL溶液,15000轉離心,送液相色譜檢測。隨著我國工業(yè)化進程的加快,高增長的經濟與能源供應能力1000g發(fā)酵廢液和原料中的糖的組分:單位:的落差正日益明顯,能源緊缺成為我國叮持續(xù)發(fā)展最大障礙,因原料葡萄糖纖維二糖阿拉伯糖木總糖此發(fā)展可再生能源成為最好選擇,短短兒年時間,燃料乙醇以超發(fā)酵廢液1205—13乎尋常的發(fā)展速度,成為中國替代能源的主力軍米粉634289242635730.8目前燃料乙醇的獲得就是靠發(fā)酵法生產乙醇,然后經過蒸31.670.6餾、脫水、變性,添加到汽油里面使用,每生產1t燃料乙醇就要1.2.2培養(yǎng)基的制備工藝產生10左右高濃度的發(fā)酵廢液。一般企業(yè)的發(fā)酵廢液的處理采用物理一化學處理法、生物處理法、濃縮煅燒法,其屮生物處取適量的廢液和一定量的玉米粉(木幕),混合拌勻后,在沸琿法比較成功,如活性污泥法、厭氧甲烷發(fā)酵法等,但是這些方水中煮沸糊化,保持45min,分裝500mL三角瓶,121℃蒸汽滅菌法都需要大量的投資和生產費用,得到的產品的附加值不是很高30min,提供接種使用,在培養(yǎng)基的制備過程中,總糖含量控制在本實驗結合河南天冠企業(yè)集團有限公司的實際情況,以乙醇60g/La發(fā)酵廢液作為工藝水,添加適量的玉米粉或者木薯,作為丙酮丁2實驗方案的設計醇菌種的培養(yǎng)基,生物發(fā)酵生產內酮、丁醇,變廢為寶,既節(jié)約21玉米培養(yǎng)基中添加不同康液量對發(fā)酵結果的影響了丙丁發(fā)酵的玉米粉和木薯的使用量,降低了成本,又節(jié)約了用廢液的添加量是本實驗的關鍵數(shù)據(jù),實驗過程中廢液的添加水量。量分別為50%、80%、100%,配比過程中保證廢液中所含糖量不1試驗機理低于15g/。接種后在培養(yǎng)箱中發(fā)酵48小時,使用色譜檢測發(fā)酵乙醇廢液中含有2%左右的還原性糖,主要是葡萄糖、木糖、廢液中的各組分:單位:g阿拉伯糖和纖維二糖,其中酵母菌不能夠利用木糖和阿拉伯糖,序好溶劑含出葡萄糖】纖維三糖阿拉伯糖木糖總糖內酮丁醇菌種能夠利用這類糖;內酮、丁醇發(fā)酵需要糖液濃度為201907501491.353596%左右和少敏的氮源,乙醇廢液中的酵母殘體提供的氮源能夠滿20230.712|288足丙酮、丁醇發(fā)酵,那么能夠節(jié)省1左右的原料和15左右的水〖3_2020_0860931.28307作者簡介:王文博,助理工程師,研究方向:丙酮丁醇發(fā)酵工藝研究、難分離物系提取分離等〃斗技傳播》20111104Basic Science基礎科學口〓s通過實驗可以看出,酒精發(fā)酵后的發(fā)酵廢液,經過再次制備141352005培養(yǎng)基后,經過丙酮丁醇菌種的發(fā)酵,從原來的2495g降低到說明加人1%的麩皮川獻能夠改善原料的營養(yǎng)基礎,使薯類3.6g,充分利用了廢液中的大部分糖類,使廢液中的糖類得到了作物完全被丙酮丁醇菌種利用,溶劑總量有很大提高,可能歸根新的轉化。于麩皮里的蛋白質和各種氨基酸22酒精精液中添加不同原料對發(fā)酵的影響24pH調節(jié)對提發(fā)酵的影響對玉米和木薯原料進行了發(fā)酵試驗,經過試驗發(fā)現(xiàn)玉米和木由于酒精發(fā)酵廢液的pH值通常都很低,對于丙酮丁醇菌種薯發(fā)酵結果不很相同,玉米原料的平均溶劑總量在18gL~20g/L來說pH的調節(jié)也很重要,pH值過低影響發(fā)酵,pH值過高,加木薯原料的平均溶劑總量在15g~17g/,說明玉米的營養(yǎng)成分比人NaOH或者Ca(OH)2的量就比較大,投人的成本也就比較高木薯更適合丙酮丁醇菌種的生長因此我們在pH值的調節(jié)上進行了發(fā)酵試驗,通過實驗叮知,發(fā)酵2.3源對發(fā)酵的影晌廢液的pH調節(jié)到60左右基本上能夠滿足發(fā)酵,通常進行調節(jié)的通過上面試驗可知道,木薯原料發(fā)酵的效果不如玉米好,通時候pH可控制在6065之間從經濟上和操作可行性上都能夠滿過對二者的營養(yǎng)檢測發(fā)現(xiàn)主要問題在于木薯的碳/氮比例不合理,足要求氮源含量低,因此我們作了很多的氮源實驗,主要包括醋酸銨3結論硫酸銨、硝酸銨、硝酸鈉、尿素等無機氮源以及豆粕粉、玉米漿、本實驗在利用酒精發(fā)酵廢液中所含糖的基礎上,通過加入適麩皮等有機氮源量的新鮮淀粉原料,重新發(fā)酵得到新產品,該工藝的理論基礎是有機氮源中正米漿發(fā)酵效果不是很好;豆粕粉和麩皮作為添不同生物種群對于事物中所含有的物質的利用是不同的,某類物加原料,發(fā)酵結果比較理想(木薯用量保持培養(yǎng)基中含糖量為6%種生產的廢物可以作為另一類物種的原料,該理論不僅僅適用于左右)酒精發(fā)酵廢物的再利用,也可以適用于一切發(fā)酵廢物的再利用實驗一:添加粕粉(單位:gL)只要我們找到兩種適合的物種豆粕粉加人量乙醇丙丁醇總碌17536413231854參考文獻3.89414024198[1]陳聲.現(xiàn)代工業(yè)徼生物M.上海科學技術出版社,19794.01214045[2]郭質良.溶劑發(fā)酵化學].臺灣商務印書館,1983通過試驗證明薯類原料加入15%豆粕粉進行發(fā)酵能夠達到純3]陳騊聲,陸祖祺.發(fā)酵法丙酮和丁醇生產技術[M].化學工玉米發(fā)酵的水平,并且丁醇含量也比較高。業(yè)出版社,1991實驗二:添加麩皮實驗結果4]張毅淀粉發(fā)酵廢水處理技術進展[M].工業(yè)水處理匚麩皮加人量乙醉丙總量1987(3)l8.019]華南工學院酒精與白酒工藝學D.北京輕工出14.20420.101(上接第106頁)因為:分必要條件,得到的U*()即就是最優(yōu)控制.而且還可以得到最優(yōu)++yz,控制的反饋形式,顯示出在解決最優(yōu)控制問題中其它方法所不具的優(yōu)越性。DP法的HB方程我們推導出了最大值原理,說明DP以及法與最大值之間有著本質上的密切聯(lián)系參考文獻可得ax aX aX)∫1]陳樹勤.分系統(tǒng)最優(yōu)化與總系統(tǒng)最優(yōu)化的關系探討[].系統(tǒng)工程理論與實踐,1996,2.移項可得:[2]張汝清,高行山.隨機變量的變分原理及有服元法[.應aH aar at-)f (X=n用數(shù)學和力學,1992,53]丁俊堂.一類半線性拋物邊值問題的最大值[].數(shù)學物理4=i學報,2004,1.[4]Deng Y, Wang G Necessary conditions for opt imal這樣我們就從H叫6]的后一半推出了最大值原理中的協(xié)態(tài)方 control problems governed by some nonlinear parabolic程,說明:其一,在最優(yōu)值函數(shù)v*(X)具有二階連續(xù)偏導數(shù)的情 differential equations [. PanAmcrican Mathematical況下,DP法的HB方程可以推的出最大值原理,它們之間有著Jo密切的關系,其二,HJB方程的簡化形式在最大值原理中對應的5]李國勇.最優(yōu)控制理論及參數(shù)優(yōu)化[M.北京:國防工業(yè)出H函數(shù)的性質,即定常系統(tǒng)t可動時,H(xU'()=0。版社,20063結論[6]XIANG Xiao ling. OPTIMAL CONTROL OF A CLASS OF動態(tài)規(guī)劃(DP)法的是性能指標取極值的最優(yōu)控制問題的充 DISTRIBUTED PARAMETER DELAY SYSTEMSUJI. Systems Scienceand Ma t hematical Sciences, 2000(上接第109頁)價格貴而且有毒的校驗氣體;樣氣不需要任何處理直接返回工藝參考文獻管道;數(shù)據(jù)準確等優(yōu)點,在國內外硫磺回收裝置得到廣泛應用1]周廣浩,王俊濤硫磺回收裝置酸性氣配風控制方案探討投用率較高,使用情況良好[門].石油化工環(huán)境保護,2005,28(2):36-38.2]佟新宇,硫磺裝置硫比值分析儀的在線分析及應用控制[J].自動化儀表,2009,30(1):23-371052011上^《科技傳播》