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1、木薯燃料乙醇发酵工艺的优化,2,报告内容,1,研究内容,3,研究方案,2,研究背景,结论与建议,4,致谢,5,美国是玉米燃料乙醇；巴西是推广甘蔗燃料乙醇；欧盟各国主要以农作物(小麦、黑麦和大麦)为原料；印度是糖蜜燃料乙醇；加拿大采取免税政策来促进生物乙醇的发展；日本由于资源缺乏，尚未大规模生产和使用燃料乙醇，只能进口。,国内外发展现状与趋势,国家可再生能源中长期发展规划中提出了非粮燃料乙醇目标：2010年，增加非粮原料燃料乙醇年利用量达到200104 t，2020年的生物燃料乙醇年利用量达到1000104 t，非粮原料主要是薯类，甜高粱、甘蔗，秸秆和能源藻类。,现阶段我国燃料乙醇主要产能情况,
2、1.1 国内外燃料乙醇发展现状与趋势,1 研究背景,1.2 生产燃料乙醇的原料,几种主要作物生产乙醇量对照表,原料,木薯分布在南北纬30之间，具有耐旱、耐贫瘠等特点，在我国南方各省广泛种植。,1.3 木薯燃料乙醇的发酵工艺路线,工艺路线,按发酵过程物料存在状态及发酵料注入发酵罐的方式不同：,木薯发酵乙醇工艺比较：,6,报告内容,1,研究内容,3,研究方案,2,研究背景,结论与建议,4,致谢,5,2 研究方案,2.1 研究概述,研究概述,木薯粉含量的测定,木薯粉含量的测定,2.2 本研究的工艺路线,木薯粉,调浆,水,液化,淀粉酶,糖化发酵,糖化酶,乙醇,营养盐,果胶酶,酸性蛋白酶,普鲁兰酶,纤维
3、素酶,酵母,果胶酶,酸性蛋白酶,纤维素酶,研究工艺路线,2.3 实施方案所需要的条件及分析方法,原料：过80目的木薯粉；菌株：实验室所保藏的菌株ETL10-1-01；实验所需营养盐：磷酸氢二钾、尿素、硫酸镁、氯化钙；实验所需酶：液化酶、糖化酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、普鲁兰酶和果胶酶；发酵力度的测定：CO2失重法；发酵醪中乙醇浓度的测定:岛津气相色谱；发酵醪中残总糖的测定:酸解后SBA仪测葡萄糖；发酵醪中还原糖的测定：DNS法测还原糖。,条件及分析方法,11,报告内容,1,研究内容,3,研究方案,2,研究背景,结论与建议,4,致谢,5,木薯粉为100 g，料水比为1:2，糖化酶量150Ug-1，
4、添加优化了的营养盐，酸性蛋白酶的添加量分别为0、5、10、15、20、25 Ug-1时，发酵74 h后的CO2的失重量分别为41.18、41.22、41.46、40.65、40.61、40.44 g。酸性蛋白酶的最佳添加量为15（U/g木薯粉），在此添加量下，酒精含量达到135.14g/L，残总糖为10g/L，淀粉利用率达93.01%。加入酸性蛋白酶对提高酒精的出酒率效果明显。,3 木薯原料的不同处理方式对发酵产乙醇的影响,3.1 酸性蛋白酶对木薯乙醇发酵的影响,木薯原料的不同处理方式对发酵产乙醇的影响,木薯粉为100 g，料水比为1:2，糖化酶量150Ug-1，添加优化了的营养盐，纤维素酶的
5、添加量分别为0、5、10、15、20、25 Ug-1时，发酵74 h后的CO2的失重量分别为41.18、40.49、40.76、41.84、41.23、41.19 g。纤维素酶的最佳添加量为15（U/g木薯粉），此添加量下，酒精含量达133.79g/L,残总糖为8.5g/L，淀粉利用率达92.06%。加入纤维素酶对提高酒精的出酒率效果明显。,3.2 纤维素酶对木薯乙醇发酵的影响,木薯原料的不同处理方式对发酵产乙醇的影响,木薯粉为100 g，料水比为1:2，糖化酶量150Ug-1，添加优化了的营养盐，普鲁兰酶的添加量分别为0、0.04、0.08、0.12、0.16、0.20 Ug-1时，发酵68
6、 h后的CO2的失重量分别为41.27、41.29、41.39、41.41、41.45、41.57 g。随着普鲁兰酶添加量的增加，酒精度呈上升趋势，当添加量为0.20U/g木薯粉时，酒精浓度达到131.95g/L。,3.3 普鲁兰酶对木薯乙醇发酵的影响,木薯原料的不同处理方式对发酵产乙醇的影响,木薯粉为100 g，料水比为1:2，糖化酶量150Ug-1，添加优化了的营养盐，果胶酶的添加量分别为0、4、6、8、10、12 Ug-1时，发酵68 h后的CO2的失重量分别为40.66、41.19、41.69、41.83、42.18、41.48 g。当果胶酶的添加量为8U/g木薯粉，酒精浓度达到128
7、.57g/L，淀粉利用率为89.01%。,3.4果胶酶对木薯乙醇发酵的影响,木薯原料的不同处理方式对发酵产乙醇的影响,3.4.1 果胶酶对木薯乙醇发酵的乙醇浓度及淀粉利用率的影响,3.4.2 发酵醪液粘度的降低,木薯粉为100 g，料水比为1:2，糖化酶量150Ug-1，添加优化了的营养盐，果胶酶的添加量为8Ug-1以及不添加果胶酶，注：其中果胶酶的添加时间为拌料后、液化蒸煮之前，作用条件为：pH4.5，50，水浴摇1h。果胶酶以8Ug-1 的添加量下，粘度降低了59.3%，乙醇浓度提高了1.69%。,木薯原料的不同处理方式对发酵产乙醇的影响,3.5 酸性蛋白酶、纤维素酶、普鲁兰酶和糖化酶的正
8、交对木薯乙醇发酵的影响,四种酶四因素三水平的正交实验对木薯乙醇发酵的影响,木薯原料的不同处理方式对发酵产乙醇的影响,由极差值可知，4种酶制剂对木薯发酵乙醇的显著程度由大到小依次为糖化酶酸性蛋白酶普鲁兰酶纤维素酶。木薯同步糖化浓醪发酵乙醇，各种酶的最佳添加量：糖化酶为200 Ug-1，酸性蛋白酶10 Ug-1，普鲁兰酶0.08 Ug-1，纤维素酶20 Ug-1。在最适添加量下实验：乙醇浓度为133.83g/L，残糖为5g/L（其中空白对照组为：乙醇浓度为123.14g/L，残糖为6.75g/L）。乙醇浓度提高了7.99%，残糖降低了35%。,18,报告内容,1,研究内容,3,研究方案,2,研究背
9、景,结论与建议,4,致谢,5,4 结论、创新点及建议,结论：木薯中粗淀粉含量为69.10%，粗蛋白含量为3.14%，类脂物含量为0.49%，粗纤维含量为2.95%，水分11.15%等。酶的最佳添加量：糖化酶为200 Ug-1，酸性蛋白酶10 Ug-1，普鲁兰酶0.08 Ug-1，纤维素酶20 Ug-1。果胶酶的最佳添加量：8Ug-1，在此添加量下，粘度降低了59.3%。创新点：1)以不同方式对原料进行处理通过添加酸性蛋白酶、纤维素酶、普鲁兰酶、果胶酶等；2)降低发酵醪液粘度添加果胶酶。建议：将酶的正交实验用于5L、150L的放大实验中，验证放大后乙醇产量的增加;尽可能地实现实验室成果在工业生产
10、中的应用，充分体现其经济效应。,20,报告内容,1,研究内容,3,研究方案,2,研究背景,结论与建议,4,致谢,5,淀粉酶：苏宏TM耐高温淀粉酶（诺维信）酶活力：35000U/mL￥25/kg 糖化酶：苏宏牌糖化酶475制剂（诺维信）酶活力：100000U/mL￥13/kg 纤维素酶：河北承德天丰 酶活力：4500U/mL￥50/kg 酸性蛋白酶：山东隆大生物工程有限公司 酶活力：100，000U/mL￥45/kg 果胶酶：山东隆大生物工程有限公司 酶活力：60000U/mL￥150/kg 普鲁兰酶：山东隆大生物工程有限公司 酶活力：1000U/mL￥100/kg,附录：,酶组基因组信息组发酵组能源组吸附组分离组材料组生物柴油组生物基化学品组,欢迎多多交流,
