酒精是可再生資源,是當今世界生物技術(shù)產(chǎn)品中產(chǎn)量最大、用途最多的產(chǎn)品。使用酒精替代部分石油意義重大,不僅能夠減少購買石油所需的外匯支出,還能夠減少溫室氣體排放。我國已經(jīng)成為酒精生產(chǎn)大國,但酒精生產(chǎn)過程中普遍存在著發(fā)酵強度低、生產(chǎn)成本高、能耗大等諸多問題,需要不斷的優(yōu)化生產(chǎn)工藝、利用低價值資源,從而提高經(jīng)濟效益。目前研究人員已經(jīng)開發(fā)出固定化技術(shù)、高濃度發(fā)酵技術(shù)等用于提高酒精生產(chǎn)效率,在此基礎,結(jié)合天冠集團生產(chǎn)實際條件,開展了固定化酵母發(fā)酵產(chǎn)酒精的工藝研究。本研究結(jié)論如下:1.使用搖瓶發(fā)酵,通過優(yōu)化不同固定化工藝,使用最佳固定化工藝與傳統(tǒng)工藝對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn),吸附法固定化酵母發(fā)酵終了酒精含量分別比包埋法、傳統(tǒng)工藝高1.3%、2.8%,選取吸附法制備固定化酵母做9批次連續(xù)發(fā)酵試驗,平均淀粉利用率89.269%、平均生酸為2.244、平均酒精含量為13.453%、平均殘?zhí)菫?.008%,發(fā)酵結(jié)果理想。2.使用600 L發(fā)酵罐開展了固定化酵母連續(xù)發(fā)酵,經(jīng)過試驗確定最佳工藝條件為初始糖濃度20%、發(fā)酵溫度35℃、pH4.5、發(fā)酵時間84 h、載體裝填量8 g/L、循環(huán)量2 BV。在此條件下淀粉利用率為85.078%、糧耗為2.985 t/t、酒精含量為14.31%。在進一步的研究中,研究了硝酸替代硫酸、空載時間、載體重復利用對發(fā)酵的影響,以及載體穩(wěn)定性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用硝酸代替硫酸、短時間空載、載體重復利用均對發(fā)酵結(jié)果沒有太大的影響,而且固定化材料經(jīng)久耐用,適合大生產(chǎn)長期使用。3.在600 L罐上開展經(jīng)濟效益評價,經(jīng)過計算,采用固定化酵母酒精發(fā)酵噸酒精可節(jié)約生產(chǎn)成本222.7元,從而可產(chǎn)生盈利248元/噸。另外,使用固定化酵母發(fā)酵,每年因單罐淀粉利用率提升和發(fā)酵批次增多可額外為酒精生產(chǎn)企業(yè)額外創(chuàng)造2.65萬元的經(jīng)濟效益,為酒精生產(chǎn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻,經(jīng)濟效益明顯。4.本研究摸索出固定化酵母制備工藝,在此基礎上開展了600 L連續(xù)發(fā)酵試驗,探明了固定化酵母最佳發(fā)酵工藝以及生產(chǎn)成本,證明了固定化酵母能夠為酒精生產(chǎn)企業(yè)增加經(jīng)濟效益。本研究為酒精生產(chǎn)企業(yè)減少種子培養(yǎng)強度、提高生產(chǎn)效率、增加經(jīng)濟效益提供了參考。
【學位單位】：南陽師范學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ926;TQ223.122
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 細胞固定化技術(shù)研究概況
        1.1.1 細胞固定化原理
        1.1.2 固定化細胞制備方法
        1.1.3 細胞固定化反應器
    1.2 酵母細胞固定化技術(shù)在酒精生產(chǎn)中的應用
        1.2.1 優(yōu)勢
        1.2.2 應用現(xiàn)狀
        1.2.3 存在問題
        1.2.4 前景
    1.3 本研究的內(nèi)容及意義
第二章 酵母固定技術(shù)條件優(yōu)化
    2.1 材料與方法
        2.1.1 材料
        2.1.2 方法
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 包埋法固定酵母條件優(yōu)化
        2.2.2 吸附法固定酵母條件優(yōu)化
        2.2.3 酒精發(fā)酵工藝比較分析
        2.2.4 吸附法固定酵母連續(xù)發(fā)酵評價
    2.3 小結(jié)
第三章 吸附法固定酵母酒精發(fā)酵中試條件優(yōu)化
    3.1 材料與方法
        3.1.1 材料
        3.1.2 方法
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 初始糖濃度對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.2 發(fā)酵溫度對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.3 pH對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.4 發(fā)酵時間對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.5 載體裝填量對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.6 循環(huán)量對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.7 硝酸替代對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.8 空載時間對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.9 重復利用對酒精發(fā)酵的影響
        3.2.10 固定化材料穩(wěn)定性
    3.3 小結(jié)
第四章 吸附法固定酵母酒精發(fā)酵中試經(jīng)濟效益分析
    4.1 成本分析
    4.2 經(jīng)濟效益分析
        4.2.1 原材料成本
        4.2.2 發(fā)酵收益
        4.2.3 酒精含量提高帶來的單罐發(fā)酵發(fā)酵收益提升
    4.3 小結(jié)
第五章 結(jié)論與討論
    5.1 結(jié)論
    5.2 討論
        5.2.1 影響包埋固定酵母的因素
        5.2.2 影響吸附固定酵母的因素
        5.2.3 影響中試試驗的因素
    5.3 有待進一步研究的問題
參考文獻
附錄：攻讀學位期間取得的研究成果
致謝

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本文編號：2840682