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酒精沼气双发酵耦联工艺技术的研究

作 者: 翟芳芳
导 师: 毛忠贵
学 校: 江南大学
专 业: 发酵工程
关键词: 木薯 酒精 沼气 双发酵 抑制物
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 43次
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内容摘要


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%。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
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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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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