用于通過(guò)發(fā)酵的乙醇生產(chǎn)的原料可分為三類:糖、淀粉和纖維素物質(zhì),。各種糖(來(lái)自甘蔗,、甜菜,、甜高果、糖蜜和水果)能直接轉(zhuǎn)化為乙醇,。淀粉(來(lái)自玉米,、木薯、馬鈴薯和其他根作物)必須先用酶水解成為可發(fā)酵的糖,。纖維素(來(lái)自木,、農(nóng)業(yè)殘余物等)同樣必須先用礦物酸等轉(zhuǎn)化為糖。在糖生成后,,來(lái)自微生物的酶容易把它們發(fā)酵成為乙醇,。甜高梁是生產(chǎn)乙醇的一種原料,它是一種高生物質(zhì)并且產(chǎn)糖的作物,。甜高梁的稈含有可溶碳水化合物(葡萄糖和蔗糖)和不可溶碳水化合物(纖維素和半纖維素),。因此,在許多能源作物中,,甜高梁是最有希望的作物中的一種,,對(duì)乙醇生產(chǎn)尤其如此。
在生物學(xué)反應(yīng)器中,,固定的微生物比自由的微生物,,有許多好處。固定化的微生物能更有效力,。因?yàn)樵谶B續(xù)運(yùn)行中可防止微生物被沖走,。因此,為了維持生物學(xué)反應(yīng)器中高微生物密度的微生物分隔和/或再循環(huán),,就不再需要這樣生物學(xué)工藝過(guò)程可運(yùn)行得更有效率,。
在發(fā)酵工藝過(guò)程中,有很多影響乙醇產(chǎn)出和發(fā)酵速率的因素,,如發(fā)酵溫度,,攪動(dòng)率、pH值,,以及顆粒原料比率(固定化的酵母顆粒重量對(duì)發(fā)酵溶液重量的比率),。微生物固定化工藝改變了微生物的環(huán)境的、生理學(xué)的,、生物形態(tài)學(xué)的特性以及催化活動(dòng),。結(jié)果是自由酵母發(fā)酵同固定化酵母發(fā)酵是不同的。報(bào)告發(fā)表在《Bioresource Technology》,,2008年,No.4上的一個(gè)研究,,探究了甜高梁稈汁被固定化的酵母發(fā)酵生成乙醇時(shí),,主要運(yùn)行變量對(duì)乙醇產(chǎn)出和CO2重量損失率的影響,。
為了獲得較高的乙醇產(chǎn)出和較快的乙醇發(fā)酵速率,在搖動(dòng)試管進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn),。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,,乙醇發(fā)酵的最佳條件應(yīng)是37℃的發(fā)酵溫度,200rpm的攪動(dòng)速率,,25%的顆粒原料比率和5.0的pH值,。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)在搖動(dòng)試管和5L的生物學(xué)反應(yīng)器進(jìn)行。用搖動(dòng)試管的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)顯示,,乙醇產(chǎn)出為98.0%,,CO2重量損失速率為1.020g/h。用5L生物學(xué)反應(yīng)器的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)顯示,,乙醇產(chǎn)出為93.24%,,發(fā)酵時(shí)間為11小時(shí)??梢缘贸鼋Y(jié)論,,正交實(shí)驗(yàn)所決定的最佳運(yùn)行條件,是適合于用固定化麥酒酵母從甜高梁稈汁生產(chǎn)乙醇的,。(生物谷Bioon.com)