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本文对玉米秸秆发酵生产燃料乙醇进行了系统的研究。通过实验确定了玉米秸秆稀硫酸预处理最适条件、纤维素酶解预处理玉米秸秆的最适条件;从自然界里筛选出一株发酵木糖产乙醇酵母并对其进行了形态观察和生理生化实验,初步确定该菌株为奥默毕赤氏酵母;最后利用正交试验对玉米秸秆发酵生产燃料乙醇的发酵条件进行了研究并建立了发酵过程的数学模型。
本实验的主要结论:1.玉米秸秆稀硫酸预处理最适条件:硫酸浓度1.0%,水解温度120℃,水解时间120min,秸秆粉粒度介于20~40目之间,固形物含量10%。水解液中的还原糖主要为木糖与葡萄糖。
2.预处理玉米秸秆纤维素酶解的最适条件:纤维素酶用量25IU/g,水解温度为50℃,水解时间为24h,pH值为4.6。
3.确定所筛选菌株为奥默毕赤氏酵母(Pichiaohmeri)。该菌种发酵8%葡萄糖产乙醇量为理论产率的76.1%,发酵8%木糖产乙醇为理论产率的63.6%。
4.利用奥默毕赤氏酵母发酵稀硫酸预处理玉米秸秆水解液生产燃料乙醇的最佳发酵条件为:发酵温度36℃,发酵时间60h,通风量0.8m3/(m3-min),初始还原糖浓度为74.0g/L。
5.通过正交试验法确定了利用酿酒酵母发酵预处理玉米秸秆滤渣的最适发酵条件:发酵温度为34℃,发酵时间60h,接种量4×106cell/mL,纤维素酶用量40IU/g。并对该发酵过程进行了理论探讨,建立了发酵过程的数学模型并通过最小二乘法确立了同时糖化发酵过程中,乙醇浓度、玉米秸秆固形物含量与发酵时间之间关系的拟合方程。拟合方程为:τ=-178.843ln(1-3.63y)-2.358ycG0