白酒糟降解生物制氢试验研究

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1、20天然气化工(C化学与化工)2013年第38卷白酒糟降解生物制氢试验研究冯臻(江苏食品学院生物化工系，江苏淮安223003)摘要：试验研究了白酒糟降解生物制氢的影响因素，包括预处理、菌种、营养液、底物浓度和初始pt{值。结果表明，在盐酸预处理质量分数为0．7％，煮沸30min，底物质量浓度1％／L，产氢营养液添加量7mL／100g底物，牛粪为产氢菌种来源，初始pH7．0的条件下，白酒槽达到最大产氢量和速率，分别为131．8mL／g和8．8mI．／(g‘h)。关键词：白酒糟；降解；生物制氢；累积产氢量中图分类号：TQll6

2、．2；TQ920．9；X7文献标识码：A文章编号：1001—9219(2013)06·20—03目前人类面临着化石能源逐渐枯竭的威胁，同1实验部分时化石燃料的使用也给生物的生存环境带来了严1．1实验材料重的污染。寻找来源广泛又清洁的能源以代替化石产氢细菌来源于家畜粪便。牛粪取自淮安市快能源。是摆在全世界科学家们面前的重大研究课鹿牛奶场；猪粪取自淮安市郊区养猪专业户；羊粪题。氢气是理想的替代能源，它的热值高，大约是化取自淮安市郊区养羊农户；白酒糟取自江苏今世缘石燃料的3倍．且燃烧时唯一的副产物是水，没有酒业有限公司。温室气体

3、CO和其它污染物的生成l】1。氢气作为清1-2产氢培养液组成洁燃料在未来的氢能发电、氢电动汽车等现代交通葡萄糖(木糖，可溶性淀粉，麦芽糖，蔗糖，乳工具和航空航天领域具有重要的用途。此外，氢气糖)，10g／L，酵母粉1g／L；NaOH，NaC1，L．半胱氨酸，作为基本的化工原料。在石油化工、化肥工业、化学K2HP04，MgC12，FeSO4适量。医药、食品工业等领域用途也十分广泛121。1．3试验方法目前工业上氢气主要以天然气、煤等矿物能源白酒糟预处理剂的选择：根据白酒糟的物质组为原料生产。此外，还有水的电解、水的光电解、太

4、成和产氢的需要，选择不同的酸及氧化性物质类型阳能制氢、生物质气化制氢和非天然气来源的甲烷对白酒糟进行预处理。试验处理后的白酒糟累积产(如沼气)制氢等。这些方法虽然能制取氢气，但成氢量。本太高或可操作性低l3I。开发经济高效的制氢技术试验过程与方法：将经过处理的不同家畜粪便已成为当今社会迫切需要解决的重大课题[4]。新兴与白酒糟、矿物营养液和水按一定配比加入500mL的生物制氢法是利用某些微生物以有机物为底物反应器中，用稀酸或稀碱溶液调节至一定初始pH产生氢气的一种制氢方法．该法不仅环境友好，而值，用N：吹扫剩余空间的氧气，

5、用医用橡胶塞密且可以利用大量取之不尽的可再生能源[51。是目前封。35(±1)qC恒温震荡。定时检测产气量，分析气相国际上探索和研究的热门课题。本文以白酒糟为原产物中氢气的含量以及液相中挥发性脂肪酸和醇料，利用生物发酵制取氢气，为白酒糟的工业化制的含量。氢积累基础资料。我国的白酒企业近年来发展较1．4主要仪器与分析测定方法快，每年有大量白酒糟排出。把酿酒行、中的废渣HP．4890气相色谱仪(美国安捷伦仪器公司)；处理和能源回收结合起来，实现废物资源化利用，往复型气浴恒温震荡器(江苏金坛医疗仪器厂)；pH符合循环经济的要求。

6、计测定仪(北京中仪远大科技有限公司)，电子天平。收稿日期：2013．06．25；作者简介：冯臻(1957一)，男，教授，研按一一定时间间隔片J排饱和食盐水法排出发酵究方为生物发酵与制氰技术．电话13852367686，电邮fsq@126．COII瓶内气体，测量气体体积。累积产：氛量按F述公式第6期冯臻等：白酒糟降解生物制氢试验研究21计算：的产氢活性降低，影响了白酒糟的产氢量。V=iV0+∑(DiVi利用H，PO．KMnO对白酒糟预处理的方法是，其中：一累积产氢量，mL；V。一反应器液面上空的体固定W(KMn04)为O．3

7、％，控制W(H3P04)在0．1％一积，mL；Vj一第i次抽出气体的体积，mL；i一第i次抽3．O％范围内。当w(H，P04)为2．0％时，产氢量最大出气体中氢气体积分数。为91．3mL／g，高于未处理时的产氢量，但远小于盐氢气和CO含量及液相乙酸、丁酸、乙醇、丙醇酸预处理的最大值。糖类是发酵产氢微生物的最好和丁醇的含量用气相色谱法测定[6,71。pH值用pH计底物，它们能直接被产氢微生物利用生产氢气。由测定。于白酒糟中有相当一部分成分为粗纤维、粗淀粉等，不易被产氢菌直接利用，导致其累积产氢量较2结果与讨论低。白酒糟经稀酸

8、预处理后，由于底物中的粗纤维、2．1预处理对白酒糟累积产氢量的影响粗淀粉等有机质部分转化为可溶性糖。从而提高了2．1．1预处理温度和方式对白酒糟累积产氢量的发酵产氢菌对底物的利用率。以上试验说明稀酸预影响处理白酒糟在发酵产氢中起重要作用。白酒糟中粗纤维素结构较紧密．经过水解预处2．1．2煮沸时间对累积产