渗出式甜菜发酵酒精工艺的研究

论文摘要

燃料乙醇在缓解能源需求中扮演了重要的角色，但实现“不与人争粮、不与粮争地”这一目标，需要从发酵原料、发酵工艺、以及菌种等方面进行研究和探索。论文中制作出两种工艺过程，分别为甜菜渗出汁浓缩发酵酒精工艺和甜菜渗出汁与糖蜜混合发酵酒精工艺。甜菜渗出汁浓缩发酵酒精工艺是以甜菜为原料生产酒精，根据原料的特点，论证出以渗出器提取糖分，通过浓缩达到发酵糖浓度，再经发酵蒸馏生产酒精，副产物有压粕、干酵母和CO2等。其中的浓缩过程解决了甜菜直接渗出汁糖浓度低的问题，同时也解决了原料储存的问题，此工艺中需要的特殊设备有洗菜机、切丝机、渗出器、压榨机和多效蒸发器等，运算出的吨酒效益为1780元。甜菜渗出汁与糖蜜混合发酵酒精工艺是在有糖蜜稳定来源的情况下，通过糖蜜调节糖浓度的方案，其吨酒效益为1415元。两种工艺各有优缺点，而效益都在1000元以上，可见都为经济可行的方案。论文还针对学校菌种保藏中心的现有菌种中，进行复壮和分离试验，筛选出菌种自体凝集酵母SaccharmycesFFCC2167-3#，在150r min-1摇床强度下发酵，颗粒在0.5mm以下，可耐受12%以上的酒精浓度和20%的糖浓度，能在液体pH3.5左右时正常发酵，此pH值可以抑制发酵过程中的产酸菌，为之后的连续发酵提供了优良的菌种。在连续的发酵试验中，通过蔗糖代替甜菜汁的方法，发酵装置为柱式发酵罐串联，分别进行了不同糖浓度、稀释率、pH对连续发酵的影响试验，得到了最佳的发酵工艺条件：糖度20%，稀释率0.0286h-1，pH3.5，之后以浓缩甜菜汁进行验证行试验，试验效果达到了预期的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 酒精及其生产意义
• 1.1.1 酒精的性质
• 1.1.2 酒精的用途及其在国民经济中的地位
• 1.1.3 燃料酒精生产意义
• 1.2 世界酒精工业发展现状
• 1.2.1 巴西燃料酒精业
• 1.2.2 美国燃料酒精业
• 1.2.3 欧洲燃料酒精业
• 1.2.4 日本燃料酒精业
• 1.2.5 我国燃料酒精业
• 1.3 酒精发酵微生物
• 1.3.1 糖化菌
• 1.3.2 酒精发酵微生物
• 1.4 酒精的生产原料
• 1.4.1 淀粉质原料
• 1.4.2 糖质原料
• 1.4.3 纤维质原料
• 1.4.4 其他原料
• 1.5 酒精发酵生化机制
• 1.5.1 淀粉持原料的水解
• 1.5.2 纤维质原料的水解
• 1.6 酒精连续发酵及国内外发展水平
• 1.6.1 连续发酵机理
• 1.6.2 连续发酵的优点
• 1.6.3 影响酒精发酵因素
• 1.6.4 酒精生产异常发酵及杂菌污染及防治办法
• 1.6.5 我国酒精连续发酵的水平
• 1.7 本论文的主要内容
• 第二章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 药品
• 2.2 仪器与设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 麦汁液体培养基的制作
• 2.3.2 麦汁斜面的制作
• 2.3.3 蔗糖发酵液的制作
• 2.3.4 平板的制作
• 2.3.5 同步接种液的制作
• 2.3.6 糖浓度的测定
• 2.3.7 酒精蒸馏
• 2.3.8 菌体的分离
• 2.3.9 镜检及菌体数量
• 2.3.10 发酵率 F
• 2.3.11 菌体量
• 2.3.12 酸度的测定
• 2.3.13 pH 值的测定
• 2.3.14 发酵方式
• 2.3.15 甜菜渗出汁浓缩发酵酒精工艺中的计算
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 两种工艺过程论证
• 3.1.1 甜菜渗出汁浓缩工艺运算结果
• 3.1.2 主要成本论证
• 3.1.3 成本效益分析
• 3.1.4 工艺的制作和叙述
• 3.1.5 两种工艺的优缺点
• 3.2 自体凝集酵母的筛选
• 3.2.1 凝集性酵母的筛选
• 3.2.2 自体凝集酵母的发酵情况
• 3.2.3 对 FFCC2167 的分离纯化试验
• 3.3 筛选出的菌种能力分析试验
• 3.3.1 摇床转数发酵过程的影响
• 3.3.2 pH 值对发酵过程的影响
• 3.3.3 糖度对发酵过程的影响
• 3.3.4 菌种 FFCC2167－3＃对甜菜汁的发酵
• 3.4 连续发酵的研究
• 3.4.1 实验室中罐数对发酵的影响
• 3.4.2 糖浓度对发酵的影响
• 3.4.3 稀释率对发酵的影响
• 3.4.4 甜菜汁连续发酵
• 3.5 工程设计论证
• 3.5.1 生产中的主要设备
• 3.5.2 工艺流程图及发酵罐结构的论证
• 3.5.3 生产中利用自动化控制的探讨
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢