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酒曲应用于菊芋乙醇发酵的研究

作　者: 冯迪
导　师: 刘兆普; 王长海; 隆小华
学　校: 南京农业大学
专　业: 海洋生物学
关键词: 菊芋 酒曲 乙醇 发酵
分类号: TQ223.122
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 12次
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内容摘要


燃料乙醇因具有可再生、燃烧充分、污染小等优点而被作为新型替代能源在世界各国推广应用。目前,我国燃料乙醇生产的主要原料是小麦、玉米等粮食作物。然而,随着人口的增多,经济的发展,粮食问题日益严峻,以粮食作为发酵乙醇的原料将威胁到我国的粮食安全。非粮作物菊芋因具有含糖量高、产量大、适应能力强等特点,可作为新型能源作物。菊芋块茎经过水解和发酵可生成酒精,是一种极具潜力的乙醇发酵原料。与淀粉质原料相比,菊芋低温条件下即可实现糊化,在节能方面具有优势。传统的制曲是多种微生物进入曲料竞争生存,能适应制曲环境的保存下来并生长繁殖,在此过程中积累了丰富的代谢产物和种类繁多的酶系。另外,传统酒曲为与单菌种发酵相比,能够提供更丰富稳定的发酵菌种与酶系,更加有利于乙醇生产的工业化。鉴于酒曲拥有更丰富稳定的发酵菌种与酶系并且菊芋糊化温度较淀粉质原料低的特性,本试验选取菊芋作为发酵原料,酒曲作为发酵动力进行研究。传统的葡萄糖转化成酒精的工艺是很简单的,但是菊粉的水解产物主要有葡萄糖、果糖、低聚糖等,这些单糖浓度过高对菊粉酶的合成起抑制作用。为了解决以上问题,本试验在众多的酒曲资源中,选取一种适合于用于菊芋发酵的酒曲,并对其发酵条件进行优化。得到结果如下：1.本试验选取了安琪甜酒曲、安琪酿酒曲和欣马酒业酒曲进行一步法发酵试验。通过比较,安琪酿酒曲更为适用于菊芋发酵生产乙醇。2.作为原料的菊芋的含糖量直接影响到发酵效果,因此,一定要选择未腐烂的完全成熟的菊芋块茎作为发酵原料。试验结果与现实情况相结合,确定最适合发酵的粉碎度为过40目筛。菊芋浆灭菌后的发酵效果明显优于未灭菌的情况,因此,添加酒曲前要对菊芋浆进行灭菌。3.通过单因子试验得出发酵过程中的主要影响因子为料液比、加曲量、发酵温度和发酵时间。通过正交试验确定最佳工艺条件为：初始pH值为自然pH值(5.5),以1：4的料液比调浆,加曲量为菊粉质量的0.3%,32℃发酵60h。在此工艺条件下酒精度可达12.7%vol,酒精产率达40.1%。

全文目录


摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
缩略语  10-11
第一章 文献综述  11-29
  1.1 能源的发展  11-19
    1.1.1 生物能源兴起的背景  11-14
    1.1.2 燃料乙醇的出现  14-17
    1.1.3 能源发展对新型乙醇原料的呼唤  17-19
  1.2 新型乙醇原料——菊芋  19-24
    1.2.1 菊芋用作乙醇原料的可行性  19-21
    1.2.2 菊芋发酵乙醇在我国的发展前景  21-22
    1.2.3 以菊芋为原料生产燃料乙醇研究现状  22-24
  1.3 丰富的菌种来源——酒曲  24-25
  1.4 本课题的立题意及研究的主要内容  25-29
    1.4.1 立题意义  25-26
    1.4.2 研究的主要内容  26-29
第二章 酒曲的选取  29-39
  2.1 材料与方法  29-32
    2.1.1 试验材料  29-30
    2.1.2 仪器与设备  30
    2.1.3 试剂  30
    2.1.4 试验工艺  30
    2.1.5 试验方法  30-31
    2.1.6 分析方法  31-32
  2.2 结果与分析  32-36
    2.2.1 菊芋粉的成分分析  32
    2.2.2 酒曲及发酵结果分析  32-33
    2.2.3 三种酒曲的发酵曲线  33-34
    2.2.4 安琪酿酒曲发酵乙醇含量变化  34-35
    2.2.5 安琪酿酒曲发酵还原糖含量变化  35-36
    2.2.6 安琪酿酒曲发酵pH值变化  36
  2.3 讨论与结论  36-39
第三章 安琪酿酒曲菊芋块茎乙醇发酵条件的优化  39-53
  3.1 材料与方法  39-43
    3.1.1 试验材料  39
    3.1.2 仪器与设备  39-40
    3.1.3 试剂  40
    3.1.4 试验工艺  40
    3.1.5 试验方法  40-42
    3.1.6 分析方法  42-43
  3.2 结果与分析  43-50
    3.2.1 菊芋粉的成分分析  43
    3.2.2 原料的选择  43
    3.2.3 粉碎度对安琪酿酒曲菊芋块茎乙醇发酵的影响  43-44
    3.2.4 灭菌与否对安琪酿酒曲菊芋块茎乙醇发酵的影响  44-45
    3.2.5 初始pH值对安琪酿酒曲菊芋块茎乙醇发酵的影响  45
    3.2.6 料液比对安琪酿酒曲菊芋块茎乙醇发酵的影响  45-47
    3.2.7 酒曲添加量对安琪酿酒曲菊芋块茎乙醇发酵的影响  47
    3.2.8 发酵温度对安琪酿酒曲菊芋块茎乙醇发酵的影响  47-48
    3.2.9 发酵时间对安琪酿酒曲菊芋块茎乙醇发酵的影响  48-49
    3.2.10 正交试验  49-50
  3.3 讨论与结论  50-53
全文总结  53-55
创新点  55-57
存在问题与展望  57-59
参考文献  59-65
攻读学位期间发表的学术论文目录  65-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 脂肪族化合物（无环化合物）的生产 > 脂肪族醇（醇、羟基化合物）及其衍生物 > 脂肪族醇 > 饱和一元醇 > 乙醇（酒精）
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