栎属橡子是一种良好的可作为浓醪发酵生物质原料的野生植物资源。橡子中的单宁成分可降低酶活、抑制微生物生长,从而极大限制了橡子原料的应用。
因此需要开发一种针对栎属橡子原料的单宁提取与淀粉浓醪发酵耦合的新工艺,实现橡子资源的综合利用和高效转化。本文首先建立了橡子单宁40%乙醇-水溶液浸提工艺。
在料液比1:20、60℃、600r/min、3h条件下,三次浸提累计单宁脱除率达80%,通过Folin-Denis法测定橡子单宁含量由原来的7.4%下降至1.5%以下。以三次浸提残余单宁量为依据,研究了单宁对α-淀粉酶、糖化酶活性影响以及对酿酒酵母H5及嗜鞣管囊酵母CICC1770生长特性和产乙醇能力的影响,对比了三次脱单宁后橡子淀粉与原始淀粉的发酵效果。
装载机称重系统>环保柴火灶结果表明：单宁含量在1%以下时,对菌株生长及乙醇生产影响较小,两种酶的相对酶活均保持在90%以上；三次脱单宁处理后淀粉发酵较原始橡子淀粉发酵,乙醇浓度由72.5 g/L增加到86.4 g/L,淀粉利用率由71.1%增加至84.5%；橡子经过三次脱单宁处理后对于降低单宁抑制、提高乙醇产量效果显著。然后初步建立了橡子原料浓醪发酵工艺体系。
实验测定了橡子组成成分,并对橡子淀粉结构以及糊化特性进行研究,进而对比了橡子淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉三种原料的发酵效果,研制出一种针对橡子原料的新型复合糖化酶系,建立橡子浓醪发酵体系。结果表明：橡子淀粉结构及糊化特性类似于玉米淀粉,针对橡子原料研制了一种新型复合糖化酶系(糖化酶250 U/g、淀粉酶20 U/g、木聚糖酶60 U/g、酸性蛋白酶50 U/g、纤维素酶60 U/g、半纤维素酶20 U/g、单宁酶0.2 U/g),在优化的浓醪发酵体系(料液比1：2.4、接种量10%、M3013菌株、发酵84 h、复合糖化酶系)下,乙醇产量由66.3 g/L上升到89g/L,增加了34.2%；淀粉利用率由64.8%增加到87.1%。
最后通过流程模拟软件Aspen Plus对年处理量87720 t橡子的单宁提取工艺以及淀粉浓醪发酵工艺进行流程模拟。对橡子中缺少物性参数的组分进行生物质物性估算,建立橡子组分物性数据库,并在实验数据基础上进行物料衡算、水分回收分析和能耗计算。信号处理
结果表明：在年处理量87720 t橡子条件下,乙醇的年产量31898吨,每吨乙醇发酵过程耗水4.07吨,产生废水6.79吨,消耗各种形式的能量25.14×109J；对比了橡子、玉米、木薯、玉米秸秆四种物料的乙醇生产工艺参数,橡子物耗成本最低,能耗、水耗接近于玉米乙醇,总体工艺接近于玉米乙醇生产工艺；流程模拟结果为橡子单宁提取和淀粉浓醪发酵的工艺选择及经济性评价提供参考。伯胺
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