固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇的研究 固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇的研究

固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇的研究

  • 期刊名字:中国酿造
  • 文件大小:748kb
  • 论文作者:王治业,杨晖,赵小锋,郭琪
  • 作者单位:甘肃省科学院生物研究所,甘肃省工业微生物工程技术研究中心
  • 更新时间:2020-09-30
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论文简介

中国酿造2012年第31卷第8期研究报告总第245期61·固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇的研究王治业1,杨晖1,赵小锋1郭琪12(1.甘肃省科学院生物研究所,甘肃兰州730002甘肃省工业微生物工程技术研究中心,甘肃兰州73000)要:为了简化发酵工艺、缩短发酵时间、提高发酵效率,采用聚乙烯醇凝胶作为包埋剂进行酵母固定形成固定化酵母产品,并将其直接发酵甜菜汁进行燃料乙醇生产技术研究,结果表明,固定化后的酿酒酵母接种量为15%时,甜菜发酵液中酒精含量最高,达到941%vol,其他接种量都有所降低。利用固定化酵母进行甜菜酒精发酵比对照组酒精平均值提高了2.86%。连续9批次发酵且期间不进行灭菌处理,产酒稳定。因此,利用固定化酵母直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇是可行的。关键词:固定化酵母;甜菜;燃料乙醇中图分类号:S216.2文献标识码:A文章编号:02545071(2012)08-0061-02Ethanol fermentation from sugar beet with immobilized yeasWANG Zhiye, YANG Hui, ZHAO Xiaofeng", GUO Qi2(I. Institute of Biology, Gansu Academy ofScience2. Industrial Microbiology Engineering Research Center in Gansu, Lanzhou 730000, China)Abstract: In order to improve the fermentation process, yeast were immobilized by polyvingl alcohol to evaluate the ethanol production from sugarbeet. The results showed that the highest concentration of ethanol (9.41%vol)was obtained when immobilized Saccharomyces cerevisiae amount was5%. The average content of ethanol by immobilized yeast was 2.86% higher than that of the control. It was stable after 9 batch fermentations withoutsterilization, which indicated that immobilization of yeast is feasible to produce ethanol from sugar beetKey words: immobilized yeast; sugar beet; fuel ethanol目前,能涼和粮食问题严重影响着各国的经济发展和SHL207榨汁机:北美电器(珠海)有限公司;LRH-l50B人类的生活。为了解决这些问题,世界各国都在积极寻求生化培养箱:广东医疗器械厂;HzQF60型全温震荡培养解决的方法。研究发现,利用微生物发酵生产燃料乙醇可箱:哈尔滨市东联电子技术开发有限公司:KDZX40B型以很好地解决汽车与人争粮食的矛盾,是一条可持续的发全立式自动控温高压灭菌器:上海申安医疗器械厂;糖度展之路。我匡燃料乙醇的未来发展趋势之一是实现原材计:浙江余姚仪表二厂;酒精计:北京石景山玻璃厂料的“非粮”转化,加大力度提高“非粮”原料的产能比2试验方法例。利用作为能源植物的甜菜进行酒精发酵的研究越来2.1测定方法越引起人们的重视,已经成为国内外燃料乙醇研究和规糖度:糖度计测定;酒精度:蒸馏后用酒精计测定;残模开发的热点。甜菜是西北地区广泛种植的经济作物之糖:菲林氏滴定法。利用甜菜为原料发酵生产燃料乙醇具有种植面积广、2,2前期处理发酵工艺简单、乙醇产量较高等优势。近些年一些国家开2.2.1原料处理展了对能源乱菜的研究,但是还没有一套完整的能源甜将新鲜甜菜块根清洗干净,打碎后按量加入0.5%的果菜经济指标的鉴定技术。胶酶,于45℃~-50℃保温处理2h-3h,过滤。用甜菜糖蜜将甜传统的酒精发酵技术通常采用游离酵母进行发酵,菜汁糖度调整至18%,pH-4.8,121℃灭菌15min,冷却至操作流程长、匚艺复杂、易污染。本研究采用固定化酵母28℃备用直接发酵甜菜汁生产燃料乙醇,可以简化发酵工艺、缩短2.22固定化酵母增殖培养发酵时间、提高发酵效率并有效降低污染固定化酵母使用前需要进行增殖处理,以使其到达最1材料与设备佳发酵状态。具体操作为将甜菜汁调整糖度为6%-8%,1.1材料pH=4.8,于28℃振荡培养24h,待固定化酵母载体表面突起甜菜:市甜菜:果胶酶:远天牌复合果胶酶;酿酒酵小泡即为增殖成功。使用该专利技术制备的固定化酵母,母:甘肃省科学院生物研究所保藏:固定化酵母:采用甘肃增殖后不需灭菌,保持生产条件的卫生可以连续使用,使省科学院生物研究所固定化细胞专利技术。用寿命达180以上,产酒能力稳定。1.2设备2、3工艺流程中国煤化工收稿日期:20120521CNMHG基金项目:廿肃省科技支撑计划项目(No:0804NKCA085)作者简介:王治业(1976-),男,甘肃高台人,高级工程师,主要研究方向为固定化细胞(酶)技术及其对生物技术产业的改造和应用。2012vo.31No.8Serial No 245China BrewingResearch Report固定化载体厂解时种块根用固定化酵母的酒精产量平均值高于使用游离酵母的对照组。使用固定化酵母不需要每一批次都进行菌种扩大冷冻果胶酶培养,既简化了发酵工序又缩短了发酵时间,有效提高了调配过滤酒精发酵的效率。固定化酵母←一甜菜汁调配附表因定化酵母连续酒精发酵试验结果Attached table Results of ethanol fermentation by immobilized yeastovol增殖的固定化酵母←发酵糖液发酵批次010分离循环使用游离酵母908固定化酵母9.38发酵液成熟发酵批次均值9129.081024发酵处理游离酵母908固定化酵母9.399.3624.1不同用量固定化酵母接种试验将增殖好的固定化酵母分别按发酵液的质量比5%、使用固定化酵母连续发酵过程不进行灭菌处理,由10%、15%20%25%加入,前期28℃振荡培养8h,分离出于外界因素影响发酵过程会有一定波动,但并不影响发酵发酵液于30℃发酵32h,测定酒精度。每种接种量重复5批的正常进行。随着固定化酵母发酵批次的增加,酒精产量次,结果取5次的平均值。呈现下降趋势,是因为多批次连续不灭菌发酵必然会造成242固定化酵母连续酒精发酵试验杂菌的污染几率的增加,为避免此类现象的发生应定期对将固定化酵母按发酵液质量比15%的用量接入,连固定化酵母发酵罐进行例行检查和必要的灭菌操作,以续9批次进行发酵试验,并做接种量为10%游离酵母做对保证发酵的稳定。照试验。4讨论3结果与分析41甜菜汁中含有一定的果胶,对于发酵过程是不利的,利3.1不同用量固定化酵母接种试验结果用果胶酶对甜菜汁进行预处理既可以提高出汁率又可以酒精含量◆残糖含量降低发酵液中果胶对酵母的毒害,从而提高发酵效率和酒精产量。9442甜菜含糖量一般为10%-13%,直接进行酒精发酵或浓9.0缩后发酵,会造成很大的能源浪费,利用甜菜糖蜜对甜菜201.5汁进行糖度调节,不但可以将废物利用,而且可以提高酒8.41.0霎精的产量。4.3由于在固定化酵母酒精发酵过程中酵母菌一直处于7.8发酵液中,相对于使用游离酵母的生产工艺,固定化酵母051015202530存在一种选择作用,会使得包埋和吸附在载体上的酵母菌定化酵母接种量附图不同用量固定化酵母接种试验结果更加适宜于甜菜糖液的发酵环境,由此可以通过缓慢提高Attached fig. Results of immobilized yeast with different inoculum发酵液的糖度的方法来提高酵母对发酵糖度的耐受性,由附图可以看出,固定化酸酒酵母接种量为15%时最终达到提高发酵效率的目的。发酵液中酒精的含量最高,达到941%ol接种量为%和参考文献:10%时酒精含量不高,是因为在发酵时间一定的情况下,(李敏杰熊亚固定化酵母菌发酵产酒精作用的研究门安徽农业科由于接种量较少,前期酵母细胞数量少,前发酵阶段时间学,2009(7):2856-2857,2860较长,发酵液没有发酵充分,还有一定的糖分没有利用,因(2]史淑芝程大友徐得昌等能源甜菜乙醇发酵的工艺优化及数学模此酒精含量较低;接种量为20%和25%时,酒精产量降低型[门农业工程学报,2009,25(6):214218的主要原因在于接种量过大造成了酵母营养生长过程中3周剑平,王治业杨晖等固定化酵母在清香型白酒发酵的应用研大量消耗了发酵液中的糖分,使得酒精的产量降低究[中国酿造亚固定化酞中国煤化较研究[西昌3.2固定化酵母连续酒精发酵试验结果熊学院学报:自然CNMHG将固定化酿酒酵母按15%的接种量进行酒精发酵试(5周剑平,魏甲乾,龚伟中,等聚乙烯醇复合凝胶及其合成方法,验,并连续进行9批次,结果见附表。由结果可以看出,使CN1690114[P]200

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