[发明专利]基于响应面分析法对木薯燃料乙醇工艺参数的优化方法

摘要

本发明涉及一种化学发酵技术领域，具体涉及一种基于响应面分析法对木薯燃料乙醇工艺参数的优化方法，该方法包括实验设计、酵母活化、同步糖化发酵工艺、乙醇得率测定、统计分析和验证性实验，将木薯粉和水在发酵瓶中混合，并加入耐高温α‑淀粉酶、糖化酶和活化后的酵母，充分混匀，置于恒温摇床中，在固定的发酵温度下培养，设置恒温摇床的发酵时间，然后取出测定乙醇得率。分别建立乙醇得率和原料转化率与发酵时间、发酵温度、水料质量比三因素的二次回归方程并检验，利用最大似然法规划求解出最优参数。本发明利用统计分析求出最佳合理经济有效的工艺参数，技术简单、投资低、科学可行、高效经济利用木薯发酵生产燃料乙醇的方法。

主权项

一种基于响应面分析法对木薯燃料乙醇工艺参数的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：实验设计：选定发酵时间、发酵温度、水料质量比三个工艺参数为优化对象，设置三个因素的工艺参数并编码，按照二次回归正交组合设计实验方案。步骤二：酵母活化：干酵母、水、葡萄糖，按照质量比为100：1000：1的比例混匀，30℃水浴30min即可作为酒母使用。步骤三：同步糖化发酵工艺：将木薯干粉碎过筛备用，称取50g木薯粉，按水料质量比加水于500ml发酵瓶中混合，加入耐高温α‑淀粉酶15U/g混匀，加入糖化酶200U/g和活化后的酵母5×10⁷cell/mL，充分混匀。初始pH调整为4.5，然后用纱布或滤膜封口，然后置于恒温摇床中在固定的发酵温度下培养，设置恒温摇床的发酵时间，然后取出测定乙醇得率。所述的水料质量比为体积比，按照下星号臂、下水平、零水平、上水平、上星号臂依次为0.39、2、2.11、2.5、2.89、3；同样的，恒温摇床的发酵温度依次为6.2℃、24℃、25.8℃、32℃、38.2℃、40℃；恒温摇床的发酵时间依次为18.6h、72h、77.7h、96h、114.6h、120h；依据二次回归正交组合设计表确定水料质量比、发酵温度和发酵时间各水平的组合方案，依据组合方案进行实验。步骤四：乙醇得率测定等比例取100mL发酵好的料液和100mL水置于500mL蒸馏瓶中，蒸馏并收集蒸馏液100mL，采用比重法测量蒸馏液的乙醇浓度及温度，然后查阅表格，校正后得到发酵醪乙醇得率。原料转化率的测定：步骤五：统计分析：建立乙醇得率y₁与发酵时间、发酵温度、水料质量比三因素的二次回归方程并检验，建立原料转化率y₂与发酵时间、发酵温度、水料质量比三因素的二次回归方程并检验，利用最大似然法规划求解出最优参数。步骤六：验证性实验：在求得的最优参数条件下，进行多次实验，将获得的实验结果与理论结果进行T检验，比较理论结果与实际结果的差异，对最优参数可靠性进行评价。