活性炭(tan)如(ru)何影響乙醇生(sheng)產？

　　活(huo)性炭處理(li)(li)如何影響乙(yi)醇的(de)(de)生產(chan)，乙(yi)醇的(de)(de)一般工藝是玉(yu)米漿，水解產(chan)品的(de)(de)生產(chan)是污染的(de)(de)，我們研究了活(huo)性炭處理(li)(li)和去除有(you)毒物質的(de)(de)*佳條件(jian)，以及對乙(yi)醇生產(chan)的(de)(de)影響。

　　由于近期作物(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)產(chan)價格上漲（如玉(yu)(yu)米(mi)、大(da)米(mi)等(deng)），以木纖維素(su)材(cai)料作為生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)乙醇生(sheng)(sheng)產(chan)資源引起了極(ji)大(da)的(de)興趣。其(qi)(qi)中，甘蔗(zhe)渣、高(gao)粱(liang)秸(jie)(jie)(jie)稈(gan)、小麥(mai)秸(jie)(jie)(jie)稈(gan)、稻草、玉(yu)(yu)米(mi)秸(jie)(jie)(jie)稈(gan)、玉(yu)(yu)米(mi)芯和(he)玉(yu)(yu)米(mi)殼（即玉(yu)(yu)米(mi)纖維）目前正在研究生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)乙醇生(sheng)(sheng)產(chan)資源。為此(ci)，研究了其(qi)(qi)可發酵糖含量(liang)、*佳發酵工藝及其(qi)(qi)水解(jie)(jie)(jie)策略。稀硫(liu)酸溶液、磷酸或鹽通常用于生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)乙醇發酵前的(de)水解(jie)(jie)(jie)。此(ci)外(wai)，還采(cai)用酶水解(jie)(jie)(jie)和(he)酶和(he)稀酸的(de)組合水解(jie)(jie)(jie)。

　　去除(chu)酚類化合物(n = 3)。

　　據報道，酸水解產物中的呋喃衍生物（糠醛和5-羥甲基糠醛）和酚類化合物有毒，可抑制生物乙醇的生產，約0.6-3.0g / l的水平。以前的報告回顧了酸性水解產物的處理。活性炭處理導致(zhi)呋喃衍生物(wu)減(jian)少(shao)92%，羥甲基糠醛減(jian)少(shao)68%，酚(fen)類化合物(wu)總量減(jian)少(shao)約1%.25-0.5克/ 升。從水解產物(wu)中去除有(you)毒物(wu)質非常(chang)可靠的。

　　水解產物處理活性炭

　　用NaOH水解產(chan)品pH調節至5.5后(hou)，混合100ml水解產(chan)物和10g活性炭，然后(hou)通過真空過濾去除。

　　去除酚類化合物

　　有毒呋喃衍生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(糠醛(quan)和(he)(he)5-羥甲基糠醛(quan))和(he)(he)酚類化合物(wu)(wu)在酸解過程中產生(sheng)(sheng)，已知(zhi)抑制(zhi)細胞生(sheng)(sheng)長和(he)(he)乙醇生(sheng)(sheng)成。在使(shi)用20g玉(yu)米(mi)殼和(he)(he)4%(v / v)H 2 SO 水(shui)解物(wu)(wu)制(zhi)備后，我們(men)通過活性炭(tan)去除了(le)這些化合物(wu)(wu)。如圖4所示，該(gai)過程導致2015年總酚值.2降至153.3 mg / l，相當于總酚類化合物(wu)(wu)減少92.3%。然后用活性炭(tan)處理的(de)水(shui)解產物(wu)(wu)生(sheng)(sheng)產生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)乙醇，并與(yu)未處理的(de)水(shui)解產物(wu)(wu)進行比較。

　　燒瓶培養物(wu)中嗜熱脂肪桿菌(jun)的生長曲線。

　　生產燒(shao)瓶(ping)培養(yang)中的(de)生物乙醇

　　為了探索酸水(shui)(shui)解玉米殼的(de)(de)活(huo)性炭處(chu)理(li)(li)(li)(li)如何影響生物乙醇的(de)(de)生產(chan)，我們進(jin)行(xing)了兩種(zhong)燒瓶(ping)培(pei)養：一(yi)種(zhong)是(shi)未(wei)(wei)處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)水(shui)(shui)解產(chan)品(pin)，另一(yi)種(zhong)是(shi)活(huo)性炭處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)水(shui)(shui)解產(chan)品(pin)作為酵母培(pei)養物的(de)(de)碳(tan)源。如圖(tu)2所(suo)示，嗜糖單(dan)胞(bao)菌(jun)的(de)(de)細胞(bao)生長曲線在兩種(zhong)培(pei)養基中是(shi)相(xiang)似的(de)(de)，盡管(guan)當水(shui)(shui)解產(chan)物未(wei)(wei)經處(chu)理(li)(li)(li)(li)時(shi)，OD 600受(shou)中等(deng)顏(yan)色的(de)(de)嚴重(zhong)影響。但是(shi)，葡萄(tao)糖、木(mu)糖和阿拉伯糖的(de)(de)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)量明顯不同(圖(tu)3)。當使(shi)用(yong)活(huo)性炭處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)水(shui)(shui)解產(chan)物時(shi)，單(dan)糖在培(pei)養192小時(shi)后幾(ji)乎完全(quan)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)(圖(tu)3B)，即使(shi)在培(pei)養480小時(shi)后，當使(shi)用(yong)未(wei)(wei)處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)水(shui)(shui)解產(chan)品(pin)時(shi)，它(ta)們也沒有完全(quan)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)（圖(tu)3）A)。例如，當使(shi)用(yong)未(wei)(wei)處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)水(shui)(shui)解產(chan)品(pin)時(shi)，葡萄(tao)糖消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)減(jian)慢(man)； 具體來說，葡萄(tao)糖在72小時(shi)內(nei)(nei)完全(quan)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)，而活(huo)性炭在24小時(shi)內(nei)(nei)完全(quan)消(xiao)(xiao)耗(hao)(hao)。

　　熱脂肪(fang)芽孢桿(gan)菌燒瓶培養(yang)肉湯(tang)TLC分析。G，A和(he)X分別表示(shi)葡萄糖(tang)、阿拉伯糖(tang)和(he)木糖(tang)標準產品。

　　活性炭處理對生物乙醇生產動力學參數的影響

　　為了評估水(shui)解(jie)(jie)(jie)產(chan)物(wu)的(de)(de)活(huo)(huo)性炭處(chu)(chu)理(li)如(ru)何(he)影響生(sheng)(sheng)物(wu)乙醇(chun)(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)動力學參數，如(ru)表(biao)1所(suo)示(shi)(P)特定生(sheng)(sheng)物(wu)乙醇(chun)(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)率和(he)(he)(he)(he)特定生(sheng)(sheng)物(wu)乙醇(chun)(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)率(Q p)。當使(shi)用活(huo)(huo)性炭處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)(jie)產(chan)物(wu)，在此(ci)期(qi)(qi)(qi)間NA1和(he)(he)(he)(he)A(即葡(pu)萄糖(tang)(tang)(tang)消耗周(zhou)期(qi)(qi)(qi))p略高和(he)(he)(he)(he)Q p未(wei)經處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)(jie)產(chan)物(wu)大于1.6倍(bei)(bei)。此(ci)外，當使(shi)用活(huo)(huo)性炭處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)(jie)產(chan)物(wu)時，在此(ci)期(qi)(qi)(qi)間NA2和(he)(he)(he)(he)A(即木糖(tang)(tang)(tang)和(he)(he)(he)(he)阿(a)拉伯(bo)(bo)糖(tang)(tang)(tang)的(de)(de)消耗周(zhou)期(qi)(qi)(qi))P和(he)(he)(he)(he)Q p未(wei)經處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)(jie)產(chan)物(wu)2.4倍(bei)(bei)和(he)(he)(he)(he)3.4倍(bei)(bei)。有(you)趣的(de)(de)是，木糖(tang)(tang)(tang)和(he)(he)(he)(he)阿(a)拉伯(bo)(bo)糖(tang)(tang)(tang)在生(sheng)(sheng)物(wu)乙醇(chun)(chun)中生(sheng)(sheng)產(chan)活(huo)(huo)性炭處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)(jie)產(chan)物(wu)(A2，A3和(he)(he)(he)(he)A4)期(qi)(qi)(qi)間繼續(xu)消耗，使(shi)用未(wei)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)(jie)產(chan)品時，木糖(tang)(tang)(tang)和(he)(he)(he)(he)阿(a)拉伯(bo)(bo)糖(tang)(tang)(tang)只(zhi)在NA二期(qi)(qi)(qi)開始(shi)消費； 從那時起(qi)，生(sheng)(sheng)物(wu)乙醇(chun)(chun)開始(shi)與木糖(tang)(tang)(tang)和(he)(he)(he)(he)阿(a)拉伯(bo)(bo)糖(tang)(tang)(tang)同時消耗()NA3)。然而(er)，當使(shi)用活(huo)(huo)性碳處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)(jie)產(chan)物(wu)時，到期(qi)(qi)(qi)間A5木糖(tang)(tang)(tang)和(he)(he)(he)(he)阿(a)拉伯(bo)(bo)糖(tang)(tang)(tang)已經完全消耗，只(zhi)有(you)當生(sheng)(sheng)物(wu)乙醇(chun)(chun)開始(shi)消耗時。

　　綜(zong)上所述，本研究結(jie)果(guo)表明，當活(huo)性(xing)炭用于生(sheng)產嗜(shi)熱脂肪芽孢桿菌生(sheng)物(wu)(wu)乙(yi)醇(chun)時，P和(he)Q p得到改善，木糖(tang)/阿拉(la)伯糖(tang)利用期間生(sheng)物(wu)(wu)乙(yi)醇(chun)生(sheng)產的持續性(xing)更好。