龙须菜生物乙醇预处理工艺优化研究

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当今社会,人类面临着能源危机、大气环境污染及粮食短缺等一系列问题,这些问题严重阻碍着人类社会的可持续发展。生物乙醇作为一种最具有发展前景的绿色可再生能源,受到国际社会的普遍推崇。由于海藻具有生长速度快,碳水化合物含量高且木质素含量较少等优点,以海藻为原料来生产生物乙醇的研究在全球范围内迅速兴起。本文以大型海藻龙须菜为原料,利用不同预处理方法来优化龙须菜生物乙醇的生产工艺。实现龙须菜生物质向生物乙醇的高效转化,在环境问题及能源问题上均具有一定的理论及现实意义。  龙须菜属于大型海藻红藻中的一种,细胞中含有大量的碳水化合物,利用美国国家可再生能源实验室推荐的方法:测定了龙须菜中纤维素含量为12.58%,半纤维的含量为6.87%。并用碱提取龙须菜中的琼脂,琼脂含量为24.79%。经比较发现,龙须菜中碳水化合物的含量明显高于褐藻、绿藻等其他大型海藻生物质。  本研究以稀硫酸预处理龙须菜为主,实验研究了稀硫酸浓度、反应温度、反应时间及硫酸盐的加入对龙须菜预处理效果的影响。结果确定了稀硫酸预处理龙须菜生物质的最适条件为:浓度:5%(v/v)、温度,121℃,时间:30min。此时反应液中还原糖、葡萄糖、半乳糖的质量分别为1.044g、0.128g和0.356g。且硫酸镁的加入可以增加反应液中还原糖的含量。  在厌氧发酵阶段,以龙须菜酸预处理水解液为底物,以活化的安琪酵母为发酵微生物进行发酵。结果发现:酿酒酵母首先利用发酵液中的葡萄糖的速率大于利用半乳糖的速率。当发酵经历108个小时后,发酵液中乙醇的浓度晟高,为1.979g/L,此时乙醇得率为7g乙醇/100g龙须菜。  最后对龙须菜生物乙醇工艺做了简单的技术经济性分析,由于龙须菜的价格较高,龙须菜生物乙醇的生产成本也较高,但随着工艺的不断优化与成熟,龙须菜生物乙醇定会有广阔的市场前景。
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