橡子粉乙醇化试验条件研究

安礅农业科学, Joumal of Anhui Agni.Sci.2015,43(26):323-325责任编辑李菲菲任校对况玲玲橡子粉乙醇化试验条件研究栾泰龙,郑焕春,李淑玲,赵禹宁(黑龙江省牡丹江林业科学研究所,黑龙江牡丹江1500摘要[目的]研究优化橡子粉发酵乙醇的试验条件。[方法]以采于牡丹江林口的橡子为原料,以乙醇浓度为指标,通过单因素和正交试验考察发酵时间、接种量、转速及发酵温度4个因素对橡子粉发酵后乙醇浓度的影响。[结果]试验确定了各因素对原料发酵的彩响程度大小依次为:发酵时间、发酵温度、转速、接种量;橡子粉发酵生产乙醇的最佳条件:发酵液接种量3%,摇床转速120r/min,发酵温度32℃,发酵时间为接种培养开始至%h结東,此条件下橡子粉的酒精转化率约为16.37%。[结论]硏究可为橡子原料量化生产燃料乙醇奠定基础。关键词橡子;乙醇化;试验研究中图分类号S789.7文献标识码A文章编号0517-6611(2015)26-323-03Experimental Study on the Acorn Powder EthanolLUAN Tai-long, ZHENG Huan-chun, LI Shu-ling et al Mudanjiang Forestry Science Research Institute in Heilongjiang Province, Mu-danjiang, Heilongjiang 157009)Abstract Objective] To optimize experimental conditions of ethanol fermentation by acom powder. Method] With acorn collected fromLinkou, Mudanjiang as raw material, ethanol concentration as indicator, through single factor and orthogonal test, the effects of fermentationtime, inoculation amount, rotation speed and fermentation temperature on ethanol concentration were investigated. Result] The order of in-fluence factors is: fermentation time, fermentation temperature, rotation speed, inoculation amount; the optimal conditions ethanol fermentation by acom powder are: fermentation broth 3%, shaking speed 120 r/min, fermentation temperature 32C, fermentation time 96 h, underthe above conditions, alcohol conversion rate of acom powder is about 16..[ Conclusion]The research can lay the foundation for the production of fuel ethanol with acomKey words Acorn; Ethanol; Experimental study橡子种仁中淀粉含量高是良好的淀粉质原料,也是代限公司;电子天平,梅特勒-托利多公司;手提式压力蒸汽灭替粮食作物制备燃料乙醇的理想来源。东北林区橡实资源菌器浙江新丰医疗器械有限公司;电热恒温水浴锅,上海一丰富,利用橡子作为燃料乙醇的原料,可充分利用林区非林恒科学仪器有限公司;摇床,上海智城分析仪器制造有限责木资源生产清洁燃料,节约大量粮食。因此,以橡子为原料任公司;糖度计、温度计等。发酵生产燃料乙醇是橡子较好的利用途径之1.1.4菌种活化培养基。蛋白胨2%,酵母膏1%,葡萄糖橡子淀粉经糖化处理后转化为可供酵母发酵的糖类(主2%,pH6.0(固体培养基加琼脂1.5%~2.0%),115℃灭菌要是单糖及部分二糖和三糖),其后通过酵母对糖化液进行15min。发酵液制备取经过处理的橡子粉20g,将橡子粉水乙醇化发酵。发酵时酵母主要通过糖酵解途径进行同型酒解后配制成发酵液调节pH为6.0,并分装于250ml三角瓶精发酵,即由EMP途径代谢产生丙酮酸并经过脱羧释放中,冷却后在无菌条件下接入活化好的酵母菌种。CO2,在这个过程中,中间产物乙醛被还原成乙醇,同时释放1.2方法出热量1.2.1单因素试验。以乙醇浓度为指标,考察发酵时间、接笔者对橡子粉发酵乙醇的试验条件进行研究,通过试验种量、转速及发酵温度4个单因素对发酵后乙醇浓度的影确定了具体条件对原料发酵的影响程度橡子粉以最佳条件响。发酵时间的考察范围为48-%h;接种量的考察范围为发酵生产乙醇能提高橡子淀粉的酒精转化率,为橡子原料1%-3%;转速的考察范围为80-120v/min;发酵温度的考量化生产燃料乙醇奠定基础察范围为28-36℃。材料与方法1.22正交试验。在单因素试验的基础上,以乙醇浓度为1.1材料考察目标,选定发酵时间、接种量、转速、温度为考察因素,设1L1供试菌种及原料。供试菌种南阳6号,由黑龙江省计4因素3水平1(3)正交试验。各因素和水平见表1微生物研究所提供。原料橡子,采于牡丹江林口,晒干后脱表1正交试验因素水平设计壳,粉碎后烘干备用因素112主要试剂。葡萄糖、酵母膏蛋白胨等均为分析纯:水平发酵时间接种量(B)转速(C发酵温度淀粉酶50U/g,北京东华强盛试剂有限公司;糖化酶,A)∥h(D)∥℃50000U/g,湖南省津市市新型发酵有限公司L1.3主要仪器。JC200型多功能粉碎机,上海广沙工贸有2826基金项目黑龙江省森工总局项目( suzy2011010)2结果与分析中国煤化工作者简介栾泰龙(1982-),男,黑龙江齐齐哈尔人,工程师,硕士,从YHCNMHG事食用菌、林副产品加工方向的研究21单因素试收稿日期201507-132.1.1发酵时间对乙醇浓度的影响。固定种液接种量为324安徽农业科学015年2%,温度为28℃,转速为80/mn,以乙醇浓度为指标,考察小酒精对酵母细胞抑制作用,但过高的转速会增加发酵液对48、72、96h不同发酵时间对发酵的影响。由图1可见,发酵酵母细胞的剪切力,从而影响发酵活性。到48h时,乙醇浓度值较低,发酵速率慢,处于酵母发酵的前固定发酵时间72h,温度28℃,接种量2%,以乙醇浓度期,乙醇浓度较低的原因可能是菌体利用其葡萄糖进行自身为指标,考察80、100、120r/min不同转速对发酵的影响。由的生长;48~72h时,乙醇浓度增长迅速,发酵速率增加,此图3可见,在低供氧条件下,酵母发酵葡萄糖产生少量乙醇时发酵速率最快,为主发酵期;从72-%h时,乙醇浓度增长乙醇产量随着转速增加而不断增加,当转速为100~120趋于平缓,发酵速率变化不大,可以看出发酵时间对橡子原r/min时,乙醇含量趋于平缓,残葡萄糖浓度下降缓慢。因料发酵的影响较大。此,转速宜选择在100r/min左右。35.0030.0025.20.0072时间∥h转速r/min图1发酵时间对乙醇浓度的影响3转速对乙醇浓度的影响在发酵过程中,如果时间太短会造成发酵液中糖分的2.1.4不同温度对发酵结果的影响。固定发酵时间72h,利用不完全,残糖量较高,原料利用率低;而发酵时间过长,接种量2%,摇床转速100r/min,以乙醇浓度为考察指标,比则会引起产物分解酒精挥发过多副产物会抑制发酵进行,较不同发酵温度对发酵的影响。由图4可见起初乙醇浓度不利于酒精的积累。因此发酵时间在72~96h范围内较随着温度的升高而升高温度为32℃左右时酵母菌发酵生适宜。产乙醇能力最佳随着温度进一步升高菌体发酵产生乙醇2.1.2接种量对乙醇浓度的影响。固定发酵时间为72h,能力下降,葡萄糖出现剩余,说明酵母在36℃以上温度时的温度为28℃,转速为80r/min,以乙醇浓度为指标,考察发酵情况较差。试验表明了温度也是影响酵母生长和酒精1%2%、3%不同接种量对发酵的影响。由图2可见,随着代谢酶系统的重要因素酵母在较低温度下生长受到抑制,接种量增加,乙醇浓度增加;接种量在1%~2%范围时,乙醇乙醇产量相应较低,温度过髙,酵母细胞的酶活性受到明显浓度随着接种量的增加增长较快;接种量在2%~3%范围影响。因此,该试验发酵温度宜选择在32℃左右是适于酵时,乙醇浓度随着接种量的增加而缓慢增长此时菌种主要母生长和酶活性较高的温度。利用发酵液中葡萄糖进行自身菌体生长。接种量过多或过少都会影响菌体发酵作用,接种量太小,会延长发酵周期、降低酵母菌种活力;接种量过大,易导致菌种衰老,不利于酒精高产。因此选择接种量在2%~3%为较适宜的接种范围保证在较短的发酵周期内得到较高的乙醇产率。15图4温度对乙醇浓度的影响21.5其他影响因素。通常情况下,较低的初始pH会抑制酵母细胞的生长,影响营养物质在发酵基质与细胞之间的交换较高的pH会增加感染杂菌几率两者都会导致乙醇浓度接种量∥%偏低。该试验中,橡子粉在制备发酵液前经过水解糖化过图2接种量对乙醇浓度的影响程,pH调节为60降低了pH对后续发酵的影响2.1.3不同转速对乙醇浓度的影响。转速在发酵过程中也综上结果中国煤化工播床转速等都会对发酵结果产生一定影响增加摇床转速会增加营养物质是影响发酵效CNMH险初步确定了各在酵母细胞的传递流动性,促进生成的乙醇向胞外释放减参数的最佳范围在这样的条件下进行发酵可以获得较高的43卷26期栾泰龙等橡子粉乙醇化试验条件研究325酒精产率。2.3最佳试验条件的验证由正交试验结果分析得出发酵2.2正交试验结果改变发酵温度、时间、接种量等条件,最优条件组合为A3B3C3D2,即发酵时间%h,接种量3%,转测定不同发酵条件下所能得到的乙醇浓度,并通过对试验水速120v/min,发酵温度32℃。通过试验验证,在此条件下发平的筛选得到最佳组合条件,使发酵后的乙醇浓度达到最酵后乙醇浓度值约为2683g/L,其值是各组中最高的。大,正交试验结果见表22.4酒精转化率的计算由上述试验得到橡子粉发酵后的由表2的极差分析结果可以看出,对橡子粉发酵产生乙乙醇浓度值约为26.83g/L,此时,以粗淀粉产率为62.10%醇浓度的影响顺序大小依次为:A、D、C、B,即发酵时间、发酵计算,利用橡子粉发酵乙醇的酒精转化率约为16.37%。温度、转速、接种量,最优组合为A3B3CD2。发酵时间和发酒精转化率(%)=[酒精体积(ml)×酒精度(%)]/淀酵温度是影响橡子淀粉发酵后乙醇产量的主要因素。粉含量(g)×100%表2正交试验结果3结论因素通过单因素及正交设计试验结果确定了试验条件对发试验号发酵时间接种量转速发酵温度之醇浓度酵结果的影响程度大小依次为:发酵时间、发酵温度、转速、接种量。橡子淀粉发酵生产乙醇的最优组合条件为,发酵液接种量3%,摇床转速为120m/min,发酵温度为32℃,发酵12.63时间为接种培养开始至%6h结束,在该条件下橡子粉的酒精345678913.42转化率约为16.37%。22233320.52参考文献18.94[1]范红岩,宫殿良橡子发酵转化燃料乙醇的工艺硏究[冂化学工程师2013(5):76-78[2]程荷芳,卫,蒋剑春等橡子淀粉性质及酶解液化条件的优化[J]25.26食品科技2010(10):102-106kk14.04016.93714.83019.0403]韩梅,戴速航林荣峰,等.甜菜乙醇发酵条件的研究[J].可再生能源,[4]谢碧霞,李安平,田玉峰,等.响应面法优化橡实淀粉生料发酵生产燃21.84018.94319.73313.42料酒精工艺[J].中南林业科技大学学报,200(12):92-97极差R7.8002.0067.627[5]梁玮,施翔星.木薯干发酵生产燃料乙醇潜力研究[J].中外能源,2010(5):31-34.(上接第308页)参考文献衡型劣势型3大类,在此基础上利用产业结构有序度测度1]李继云孙良涛云南产业结构与经济增长关系的实证分析]·工业技术经济206,24(8):90-9模型测算三次产业产业结构类型的产业结构有序度并进行(2]史红亮,蒋水宁云南省地州市)产业竟争力比较分析[J云南农业分析评价。根据类型划分及产业结构合理性评价结果,对比大学学报(社会科学版),》008(4):10-12以往研究成果及云南省25个边境县域实际情况,该研究具3骆华松谢洪忠云南省高新技术产业及支柱产业发展分析[]云南有一定的科学性。首先,云南省25个边境县域中,经济发展[4]王丽红,骆华松杨琳等云南省经济增长与产业结构的区域差异与最好、竞争力最强的为腾冲县、景洪市,与实际相符;其次,劣协调性分析[.工业技术经济,20113):15-24[5]杨艳俊,骆华松,刘韬,等.县域产业结构空间差异分析:以昆明市为例势型产业结构类型县域产业结构极为不合理,产业结构发育[J].工业技术经济,2012(3):82-88层次低模式多样演进混乱阻碍了县域经济又好又快发6杨艳俊骆华松,柳江等基于偏离-份额空间拓展模型的云南省边境县域经济空间差异分析[门].世界地理研究,2012,21(4):48-56展,但其经济社会基础比劣势型产业结构型县域要好。[7] NAZARA S, HEWINGS G J D Spatial structure and taxonomy of decompo-随着“桥头堡”战略及国家级开放开发区建设的推进sition in shiftshare analysis[ J ]. 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