论文摘要
果蔬废弃物主要来源于果蔬种植、育种、加工、交易等场所的残次、腐烂物和下脚料,将其发酵生产酒精,不仅经济效益可观,还能缓解能源危机。而目前,其主要处理方式为厌氧发酵和好氧堆肥,即生产沼气和肥料,其利用率远低于炼制燃料乙醇。本研究旨在利用果蔬废弃物发酵生产酒精,通过对原料发酵特点的研究,确定前处理、灭菌、腐烂度、营养盐、相关酶等对酒精产率的影响,筛选最佳酵母并优化发酵条件,浓缩小试后进行经济可行性分析。研究结果如下：试验对比不同果蔬废弃物品种酒精发酵效果,选出腐烂葡萄、苹果为代表试材进行前处理和发酵工艺研究。得到前处理方式为破碎后进行亚硫酸（150 mg/L）结合高压蒸汽灭菌（121℃,101 kPa,30min）,同时确定腐烂度与酒精产量呈负相关。通过发酵力、残糖、酒精度、酵母形态等对比,在K1、KD、EC1118、SY、RW、 TR、CY3097和BDX这8种酵母中筛选出最佳酵母BDX,并确定最佳添加量为200mg/L。在发酵条件优化试验中,通过单因素试验考察了发酵温度、pH、震荡、营养盐、糖化酶和果胶酶的添加等对发酵的影响,确定发酵条件为：温度20-25℃,pH3.5-4.0,震荡方式为摇床10 r/min,糖化酶和果胶酶添加量各250 mg/L,（NH4）2SO4、MgSO4、 KH2PO4添加量分别为1.5 g/L、1.0-1.5 g/L和2.0-2.5g/L。通过果蔬废弃物模拟物的酒精发酵试验,验证最佳发酵条件的合理性,结果表明：当模拟物初始含糖量为24.53-110.37 mg/g时,得到醪液酒精度为2.31-7.26%,醪液残糖为3.18-3.83 mg/g,与前文优化试验基本一致。通过20 L、50 L模拟物发酵小试,考察放大条件下果蔬废弃物酒精发酵效果。20 L、50 L发酵液初始还原糖为91.75、98.26 mg/g,发酵酒精度为5.76%、6.12%,糖消耗和酒精产生曲线变化基本一致,为工业化放大生产提供参考。本研究设计出利用气相色谱对酒精发酵过程中顶空气体进行实时检测的系统；确定发酵醪浓缩工艺为醪液经双层纱布过滤后,再经三次常压蒸馏和一次真空蒸馏将发酵液浓缩为95%以上的酒精。通过对经济可行性分析,确定本项目是低能耗、无害化、高收益的果蔬废弃物处理技术。