活(huo)性炭如何影響(xiang)乙醇生產？

　　活性炭處理如何影(ying)響(xiang)乙醇(chun)(chun)的(de)(de)生產(chan)，乙醇(chun)(chun)的(de)(de)一般工(gong)藝是玉米漿，水解產(chan)品的(de)(de)生產(chan)是污染(ran)的(de)(de)，我們研(yan)究了活性炭處理和去(qu)除有毒物質的(de)(de)*佳條件，以及對乙醇(chun)(chun)生產(chan)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。

　　由于近期作物生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)價(jia)格上漲(zhang)（如(ru)玉(yu)米(mi)(mi)、大米(mi)(mi)等），以木(mu)纖(xian)維(wei)素材料作為生(sheng)(sheng)物乙醇(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)資源引(yin)起了(le)極(ji)大的(de)(de)興趣(qu)。其中，甘蔗渣(zha)、高粱秸稈(gan)、小麥秸稈(gan)、稻草、玉(yu)米(mi)(mi)秸稈(gan)、玉(yu)米(mi)(mi)芯和玉(yu)米(mi)(mi)殼（即玉(yu)米(mi)(mi)纖(xian)維(wei)）目前(qian)正在(zai)研(yan)究生(sheng)(sheng)物乙醇(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)資源。為此(ci)，研(yan)究了(le)其可發(fa)酵糖含量、*佳發(fa)酵工藝及其水(shui)解(jie)(jie)策略。稀(xi)硫酸溶(rong)液(ye)、磷酸或鹽通(tong)常用(yong)于生(sheng)(sheng)物乙醇(chun)發(fa)酵前(qian)的(de)(de)水(shui)解(jie)(jie)。此(ci)外，還采用(yong)酶水(shui)解(jie)(jie)和酶和稀(xi)酸的(de)(de)組合(he)水(shui)解(jie)(jie)。

　　去除酚(fen)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(chu)理導致呋(fu)喃衍生物(wu)減少92%，羥甲基糠醛減少68%，酚類化合物(wu)總量減少約(yue)1%.25-0.5克/ 升。從水解(jie)產物(wu)中去除有毒物(wu)質非(fei)常可靠的。

　　水解產物處理活性炭

　　用NaOH水(shui)解產(chan)品pH調節至5.5后，混(hun)合(he)100ml水(shui)解產(chan)物和10g活性炭，然后通過(guo)真空過(guo)濾去除。

　　去除酚類化合物

　　有毒呋喃衍生物(wu)(糠醛和(he)(he)5-羥甲基糠醛)和(he)(he)酚類(lei)化合物(wu)在(zai)(zai)酸解過(guo)程中產生，已知抑制(zhi)細胞生長和(he)(he)乙(yi)醇生成。在(zai)(zai)使(shi)用20g玉米(mi)殼和(he)(he)4%(v / v)H 2 SO 水解物(wu)制(zhi)備后，我(wo)們通過(guo)活(huo)性炭(tan)去除了這些(xie)化合物(wu)。如圖4所示，該過(guo)程導致(zhi)2015年總酚值.2降至(zhi)153.3 mg / l，相(xiang)當于總酚類(lei)化合物(wu)減少92.3%。然后用活(huo)性炭(tan)處理的水解產物(wu)生產生物(wu)乙(yi)醇，并與未處理的水解產物(wu)進行比較。

　　燒瓶培養物中嗜(shi)熱(re)脂肪桿菌(jun)的生長曲線。

　　生(sheng)產(chan)燒瓶培(pei)養中的生(sheng)物(wu)乙醇

　　為了(le)探索酸水(shui)(shui)(shui)解玉米殼的(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)處(chu)理如(ru)何影(ying)響(xiang)生物(wu)乙(yi)醇的(de)生產(chan)(chan)，我們進行了(le)兩種燒瓶培養(yang)：一(yi)(yi)種是未(wei)處(chu)理的(de)水(shui)(shui)(shui)解產(chan)(chan)品(pin)，另一(yi)(yi)種是活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)處(chu)理的(de)水(shui)(shui)(shui)解產(chan)(chan)品(pin)作為酵(jiao)母培養(yang)物(wu)的(de)碳源。如(ru)圖2所示(shi)，嗜糖單胞(bao)(bao)菌的(de)細胞(bao)(bao)生長曲線在兩種培養(yang)基中是相似(si)的(de)，盡管當水(shui)(shui)(shui)解產(chan)(chan)物(wu)未(wei)經處(chu)理時(shi)，OD 600受中等顏色的(de)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)。但(dan)是，葡(pu)萄糖、木糖和阿拉伯(bo)糖的(de)消耗(hao)(hao)量明顯不(bu)同(圖3)。當使(shi)用活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)處(chu)理的(de)水(shui)(shui)(shui)解產(chan)(chan)物(wu)時(shi)，單糖在培養(yang)192小(xiao)時(shi)后幾乎(hu)完全(quan)消耗(hao)(hao)(圖3B)，即使(shi)在培養(yang)480小(xiao)時(shi)后，當使(shi)用未(wei)處(chu)理的(de)水(shui)(shui)(shui)解產(chan)(chan)品(pin)時(shi)，它們也沒有完全(quan)消耗(hao)(hao)（圖3）A)。例如(ru)，當使(shi)用未(wei)處(chu)理的(de)水(shui)(shui)(shui)解產(chan)(chan)品(pin)時(shi)，葡(pu)萄糖消耗(hao)(hao)減慢； 具體來說，葡(pu)萄糖在72小(xiao)時(shi)內(nei)(nei)完全(quan)消耗(hao)(hao)，而活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)在24小(xiao)時(shi)內(nei)(nei)完全(quan)消耗(hao)(hao)。

　　熱脂肪芽孢桿菌燒瓶培養(yang)肉湯TLC分析(xi)。G，A和X分別(bie)表示葡萄(tao)糖、阿拉伯糖和木(mu)糖標準產品。

　　活性炭(tan)處理對(dui)生(sheng)物乙醇生(sheng)產動力(li)學參數的(de)影響

　　為了評估水解(jie)產(chan)(chan)(chan)物(wu)的(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)如何影響生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)動力學(xue)參數，如表1所示(P)特定生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)率和(he)特定生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇(chun)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)率(Q p)。當使用(yong)(yong)活性(xing)炭(tan)(tan)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)水解(jie)產(chan)(chan)(chan)物(wu)，在此(ci)期間NA1和(he)A(即葡萄糖(tang)(tang)(tang)(tang)消(xiao)(xiao)耗周期)p略(lve)高和(he)Q p未經處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)水解(jie)產(chan)(chan)(chan)物(wu)大(da)于1.6倍(bei)。此(ci)外，當使用(yong)(yong)活性(xing)炭(tan)(tan)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)水解(jie)產(chan)(chan)(chan)物(wu)時(shi)(shi)，在此(ci)期間NA2和(he)A(即木(mu)(mu)(mu)糖(tang)(tang)(tang)(tang)和(he)阿拉(la)伯(bo)糖(tang)(tang)(tang)(tang)的(de)(de)消(xiao)(xiao)耗周期)P和(he)Q p未經處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)水解(jie)產(chan)(chan)(chan)物(wu)2.4倍(bei)和(he)3.4倍(bei)。有趣的(de)(de)是，木(mu)(mu)(mu)糖(tang)(tang)(tang)(tang)和(he)阿拉(la)伯(bo)糖(tang)(tang)(tang)(tang)在生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇(chun)中生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)活性(xing)炭(tan)(tan)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)水解(jie)產(chan)(chan)(chan)物(wu)(A2，A3和(he)A4)期間繼續(xu)消(xiao)(xiao)耗，使用(yong)(yong)未處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)水解(jie)產(chan)(chan)(chan)品時(shi)(shi)，木(mu)(mu)(mu)糖(tang)(tang)(tang)(tang)和(he)阿拉(la)伯(bo)糖(tang)(tang)(tang)(tang)只在NA二期開始消(xiao)(xiao)費(fei)； 從那(nei)時(shi)(shi)起，生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇(chun)開始與木(mu)(mu)(mu)糖(tang)(tang)(tang)(tang)和(he)阿拉(la)伯(bo)糖(tang)(tang)(tang)(tang)同時(shi)(shi)消(xiao)(xiao)耗()NA3)。然而，當使用(yong)(yong)活性(xing)碳(tan)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)水解(jie)產(chan)(chan)(chan)物(wu)時(shi)(shi)，到期間A5木(mu)(mu)(mu)糖(tang)(tang)(tang)(tang)和(he)阿拉(la)伯(bo)糖(tang)(tang)(tang)(tang)已經完全消(xiao)(xiao)耗，只有當生(sheng)(sheng)物(wu)乙(yi)(yi)醇(chun)開始消(xiao)(xiao)耗時(shi)(shi)。

　　綜上所述，本研究結(jie)果(guo)表(biao)明，當活性炭用(yong)于生(sheng)產(chan)嗜熱(re)脂肪(fang)芽孢桿菌生(sheng)物乙醇時(shi)，P和Q p得到改善(shan)，木糖(tang)/阿拉(la)伯(bo)糖(tang)利用(yong)期間生(sheng)物乙醇生(sheng)產(chan)的(de)持(chi)續性更(geng)好。