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用一次投料发酵工艺从小麦秆生产丁醇

   日期:2011-01-12     来源:发酵工业网    作者:发酵网    浏览:1241    评论:0    
  


丁醇是一种清洁并比乙醇优越的燃料,它的辛烷值达到113,而乙醇为111。新近商业兴趣已转向丁酵,生产丁醇有几种较新的技术:浓缩基质发酵,上流和下流工艺。除了开发优越的微生物种类和新工艺技术,基质成本在丁醇的商业化生产中扮演重要角色。已经找到和确定小麦秆是一种生产丁醇的合适基质。

根据联合国粮农组织,2006年全球生产出约616×106t小麦,包括在美国生产的51.0×106t。估计一年产出的小麦秆有1.85×109t。小麦秆含有35-45%纤维素,20-30%半纤维素和比例较低的木质素(<20%)。低木质素含量使小麦秆转化为生物燃料特别有吸引力。

近来一些研究显示,对小麦秆稀酸预处理是一个较可取的方法,它产生高可消化性的基质,因而较易发生纤维素酶水解,并从半纤维素产生相当多的糖。另有实验显示,糖消耗速率大于小麦秆水解速率,这使培养基的糖量受到限制,因此会对发酵有不良影响,从而降低生产率,而且小麦秆也没有被完全水解。报告刊登在《Biomass and Bioenergy》,2008年,No.2上的一个研究,探究了1)发酵是否受糖限制影响;2)把小麦秆水解提高到100%;3)把同时糖化和发酵运行到停止产生丁醇/丙酮-丁醇-乙醇为止。上述三个目标完成后,会提高小麦秆向丁酸转化的效率,使这条工艺路线在经济上比使用葡萄糖的工艺有吸引力。

该实验采用拜氏梭菌D260在一次投料反应器从小麦秆水解物生产丁醇(丙酶-丁醇-乙醇)。实验结果表明,同时性的小麦秆水解到100%和发酵产生丁醇是可能的。除了小麦秆,反应器还输入糖溶液,它含有葡萄糖、木糖、树胶糖、半乳糖和甘露糖。培养基消耗上述所有的糖。在发酵过程中后段(286-533小时),培养基难于消耗木糖。输入糖到反应器的结果是丙酮-丁醇-乙醇的生产率提高了16%。不输入糖时,取得的生产率是0.31g/Lh,输入糖时,得到0.36g/Lh的生产率。应该注意,当培养基高度活躍时,生产率为0.77g/Lh。一次投料运行了533小时。


 
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