酒精沼气双发酵耦联工艺技术的研究

【摘要】：以木薯为原料的酒精生产存在发酵产酸高,影响原料转化率的问题。通过对多种淀粉质原料携带微生物数量及发酵性质的研究,发现木薯原料携带的微生物数量比玉米多103倍。对比发现,木薯原料由于营养贫乏、缺乏氮源,导致发酵液易产酸。以尿素为氮源时,发酵过程产酸低,最终发酵液酒精度高,尿素的最适添加量为0.3%(w/v)。 将酒精发酵与一级高温厌氧沼气发酵进行耦联。即,酒精废液冷却至60℃后直接进入厌氧反应器,经厌氧处理后酒精废液COD降低,再将厌氧出水全部循环用作酒精发酵工艺配料水。结果表明,一级高温厌氧沼液中含有酒精发酵的抑制性物质,虽然发酵液中酒精终浓度不受影响,但发酵时间随着循环的进行不断延长。进一步研究发现,厌氧消化液对酒精发酵起主要抑制作用的是乙酸、乳酸、丙酸等小分子有机酸,它们对酒精发酵产生抑制的浓度分别为0.2%(w/v)、2.5%(w/v)、0.1%(w/v)。 酒精废液经过一级高温厌氧处理后的COD在10,000 mg/L左右,厌氧出水的COD和小分子有机酸含量较高。因此,将一级高温厌氧出水再经过第二级中温厌氧处理,两级厌氧出水的COD降2000 mg/L左右,小分子有机酸含量低于抑制浓度。实验证明,两级厌氧出水适合酒精发酵。循环至此已稳定运行20批,两级沼气发酵与酒精发酵耦联体系至第5批时即达到平衡,并且未发现任何对酒精发酵抑制的现象。酒精发酵料水比1:3,发酵时间控制在48 h左右,发酵液酒精度在10.5%上下波动,平均淀粉利用率达92%。 【关键词】：木薯 酒精 沼气 双发酵 抑制物
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-17
• 1.1 引言7
• 1.2 发展燃料酒精的意义及国内外的研究现状7-10
• 1.2.1 发展燃料乙醇可以有效缓解石油紧缺矛盾7-8
• 1.2.2 发展燃料乙醇可缓解地球大气污染日益严重的趋势8
• 1.2.3 国内外燃料酒精的发展趋势8-10
• 1.3 传统的乙醇生产方法及生产过程中存在的问题10-11
• 1.4 酒精发酵污染的治理及废液循环发酵清洁生产工艺11-16
• 1.4.1 循环经济与清洁生产11-12
• 1.4.2 酒精废液的处理及利用12-13
• 1.4.3 酒精废液循环回用研究现状13-16
• 1.5 研究背景、目的和内容16-17
• 1.5.1 研究目的和意义16
• 1.5.2 研究内容16-17
• 第二章 材料与方法17-22
• 2.1 实验材料17-19
• 2.1.1 木薯及酵母17
• 2.1.2 培养基17
• 2.1.3 相关溶液17-18
• 2.1.4 主要试剂18-19
• 2.1.5 实验仪器19
• 2.2 实验方法19-22
• 2.2.1 糖化醪的制备（双酶法）19
• 2.2.2 发酵流程19-20
• 2.2.3 发酵醪理化性质的测定20-22
• 第三章 结果与讨论22-43
• 3.1 木薯酒精回用厌氧沼液发酵产酸控制的研究22-29
• 3.1.1 厌氧消化液的灭菌实验22-23
• 3.1.2 灭菌后产酸情况的研究23-24
• 3.1.3 木薯碳源与葡萄糖碳源发酵对比实验24
• 3.1.4 不同淀粉质原料发酵实验24-25
• 3.1.5 不同淀粉质原料中微生物总数的确定25-26
• 3.1.6 酵母最适氮源的选择26-29
• 3.1.7 小结29
• 3.2 酒精发酵与一级高温沼气发酵耦联废液全循环的研究29-38
• 3.2.1 酒精发酵运行状态机各项发酵指标30-31
• 3.2.2 对发酵有抑制作用的物质的生成及变化31-33
• 3.2.3 各种有机酸对酒精发酵的影响33-36
• 3.2.4 系统中营养物质的积累情况36-37
• 3.2.5 小结37-38
• 3.3 酒精发酵与两级沼气发酵耦联厌氧废液全循环的研究38-41
• 3.3.1 酒精发酵运行状态及各项发酵指标38-39
• 3.3.2 系统中营养物质的积累情况39-40
• 3.3.3 小结40-41
• 3.4 结论与展望41-43
• 致谢43-44
• 参考文献44-48
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文48

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