全 文 ：核 农 学 报摇 圆园员源袁圆愿渊愿冤院员源园园 耀 员源园远
允燥怎则灶葬造 燥枣 晕怎糟造藻葬则 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽
收稿日期院圆园员猿鄄员园鄄圆猿摇 接受日期院圆园员源鄄园猿鄄员源
基金项目院国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目渊悦粤砸杂鄄员员鄄月鄄圆园冤袁苏北科技发展计划渊杂月晕圆园员源园员园园源员冤袁徐州市科技项目渊载允员员月园园缘冤
作者简介院岳瑞雪袁女袁助理研究员袁主要从事甘薯乙醇发酵研究遥 耘鄄皂葬蚤造院赠怎藻则怎蚤曾怎藻赃员怨愿猿岳 员远猿援 糟燥皂
通讯作者院钮福祥袁男袁研究员袁主要从事甘薯深加工研究遥 耘鄄皂葬蚤造院灶蚤怎枣怎曾蚤葬灶早岳 泽蚤灶葬援 糟燥皂
文章编号院员园园园鄄愿缘缘员渊圆园员源冤园愿鄄员源园园鄄园苑
响应面分析法优化甘薯乙醇发酵条件
岳瑞雪摇 孙摇 健摇 钮福祥摇 徐摇 飞摇 朱摇 红
渊江苏徐淮地区徐州农业科学研究所 辕中国农业科学院甘薯研究所袁江苏 徐州摇 圆圆员员猿员冤
摘摇 要院以甘薯为原料采用发酵法生产乙醇袁用三因素中心组合设计确定适宜的发酵培养基条件遥 通过
响应面法分析料水比尧渊晕匀源冤 圆杂韵源 添加量尧初始 责匀及其相互作用对乙醇发酵效率的影响遥 试验结果表
明料水比尧料水比和渊晕匀源冤 圆杂韵源 添加量的交互作用及渊晕匀源冤 圆杂韵源 添加量和初始 责匀 的交互作用对乙醇
发酵效率有显著影响遥 优化后的发酵培养基条件为院料水比 圆圆院远愿 渊憎 辕 增冤袁渊晕匀源冤 圆杂韵源 浓度 园郾 远缘豫 袁初
始 责匀值 源郾 圆遥 在此发酵工艺基础上袁乙醇发酵效率渊怨员郾 猿缘豫 冤比对照提高 远郾 园圆豫 袁与模型预测值
怨园郾 圆缘豫基本吻合遥 通过响应面分析得到的模型可以预测甘薯乙醇发酵的最佳培养条件遥
关键词院甘薯曰乙醇曰发酵效率曰响应面分析
阅韵陨院员园郾 员员愿远怨 辕 躁援 蚤泽泽灶援 员园园鄄愿缘缘员郾 圆园员源郾 园愿援 员源园园
摇 摇 甘薯渊 陨责燥皂燥藻葬 遭葬贼葬贼葬泽 蕴葬皂冤广泛种植于世界上
员园园 多个国家袁具有生长周期短尧淀粉含量高尧对土壤
适应性强等特点咱员 原 圆暂 袁用于燃料乙醇生产时具有较低
的生产成本咱猿暂 遥 我国甘薯种植范围较广袁近年鲜薯产
量在 员 亿吨左右咱源暂 袁具有极大的开发潜力遥 在 圆园园远 年
国家发改委和财政部联合下发的叶关于加强生物燃料
乙醇项目建设管理袁促进产业健康发展的通知曳中袁甘
薯被列为重要的非粮燃料乙醇的原料来源之一遥 利用
甘薯制备燃料乙醇袁符合我国燃料乙醇的发展趋势遥
利用甘薯制备乙醇已有较长的研究时间袁近年来
研究主要集中在利用鲜甘薯发酵生产乙醇方面遥 如靳
艳玲等咱缘暂报道袁利用鲜甘薯发酵生产高浓度乙醇时袁
添加发酵促进剂 月袁圆愿 澡 可生产乙醇 员猿圆郾 愿远 早窑噪早 原员袁
发酵效率达 怨员郾 源源豫 袁实现了鲜甘薯快速高浓度乙醇
发酵遥 罗希等咱远暂在发酵醪中添加活性物质袁减小发酵
液的渗透压袁提高酵母的耐酒精能力袁使鲜红薯高浓度
发酵酒精度达到 员缘郾 员豫 渊增 辕 增冤遥 朱薇等咱苑暂研究红薯生
料发酵生产燃料乙醇的最佳工艺条件袁在此条件下出
酒率达到 苑源郾 怨豫 遥 鲜甘薯易腐烂尧保藏困难袁具有很
强的季节性袁原料的均衡供应是影响甘薯生产乙醇的
关键问题之一遥 如果在收获期采用鲜薯生产乙醇袁而
在后期以薯干为原料袁可实现甘薯乙醇周年连续生产遥
本研究以徐薯 圆缘 全粉为原料袁酿酒酵母为发酵菌
株袁考察甘薯全粉乙醇发酵的工艺条件对发酵效率的
影响遥 采用响应面分析法渊 则藻泽责燥灶泽藻 泽怎则枣葬糟藻 葬灶葬造赠泽蚤泽冤
中的 月燥曾鄄月藻澡灶噪藻灶设计渊遭燥曾鄄遭藻澡灶噪藻灶 凿藻泽蚤早灶泽袁月月阅冤安
排试验袁再利用 杂粤杂渊泽贼葬贼蚤泽贼蚤糟葬造 葬灶葬造赠泽蚤泽 泽赠泽贼藻皂冤软件对
试验结果进行分析袁考察各因素的主效应和交互效应
对乙醇发酵效率的影响袁以期为甘薯发酵乙醇工业化
生产提供理论依据咱愿 原 员园暂 遥
员摇 材料与方法
员郾 员摇 材料
徐薯 圆缘 由江苏徐淮地区徐州农业科学研究所提
供曰菌种 杂葬糟糟澡葬则燥皂赠糟藻泽 糟藻则藻增蚤泽蚤葬藻 悦悦栽悦悦酝怨源园缘缘 为本实
验室保藏菌株曰液化酶 蕴蚤择怎燥扎赠皂藻 杂怎责则葬 购自中国天津
诺维信公司袁标准酶活力为 怨园运晕哉窑早 原员 渊运晕哉 为诺维
信液化酶专有单位袁员 运晕哉指在 猿苑益尧责匀 值 缘郾 远 下每
小时水解 缘郾 圆远早淀粉所需的酶量冤曰糖化酶 杂怎澡燥灶早 郧粤
域 购自诺维信公司袁标准酶活力为 缘园园 粤郧哉窑皂造 原员
渊粤郧哉为诺维信糖化酶专有单位袁员 粤郧哉 指在 圆缘益尧
责匀 值 源郾 猿 下每分钟水解 员 皂皂燥蕴 麦芽糖所需的酶
量冤遥
园园源员
摇 愿 期 响应面分析法优化甘薯乙醇发酵条件
员郾 圆摇 方法
员郾 圆郾 员摇 乙醇发酵方法摇 徐薯 圆缘 于 远缘益烘干袁粉碎过
远园 目筛袁作为全粉样品袁样品中总可发酵糖含量为
愿园郾 怨豫 遥 甘薯全粉按照一定料水比加水调浆袁按照
员缘园运晕哉窑噪早 原员淀粉添加液化酶袁怨缘益液化至碘反应为
红棕色袁员员缘益灭菌 员缘皂蚤灶遥 冷却后按 员园豫 渊增 辕 增冤接种
量接种袁同时按照 猿 粤郧哉窑早 原员甘薯粉添加糖化酶袁采
用同步糖化发酵遥 摇瓶柜转速 员缘园则窑皂蚤灶 原员发酵时间
猿远澡袁发酵温度 猿园益 咱员员暂 遥
员郾 圆郾 圆摇 分析方法摇 淀粉袁总糖和残糖经盐酸水解后采
用 阅晕杂 测定咱员圆 原 员猿暂 遥 乙醇含量的测定采用气相色谱
法袁色谱仪型号为鲁南瑞虹化工仪器 杂孕 原 远愿怨园 型袁氢
火焰离子化检测器袁 孕燥则葬责葬噪 匝 填充柱袁柱箱温度
员缘园益袁检测器温度 员愿园益袁进样器温度 员愿园益 咱员源 原 员缘暂 遥
员郾 圆郾 猿摇 发酵效率计算方法摇
发酵效率 越 乙醇总质量园援 缘员员 伊 总糖质量 伊 员园园豫
员郾 猿摇 单因素试验
员郾 猿郾 员摇 料水比对乙醇发酵的影响摇 发酵初始质量为
怨园 早袁料水比分别为 员园 颐 愿园袁员缘 颐 苑缘袁圆园 颐 苑园袁圆缘 颐 远缘袁猿园 颐
远园袁依次为 员 原 缘 号试验组袁添加渊晕匀源冤圆杂韵源 园郾 缘豫 袁初
始发酵 责匀 值 远郾 园遥
员郾 猿郾 圆 摇 渊 晕匀源 冤 圆杂韵源 添加量对乙醇发酵的影响 摇渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量分别为 园郾 猿豫 渊 憎 辕 憎袁以下同冤尧园郾 远豫 尧园郾 怨豫 尧员郾 圆豫 尧员郾 缘豫 袁料水比 员颐 猿郾 缘袁责匀 值 远郾 园遥
员郾 猿郾 猿摇 初始 责匀对乙醇发酵的影响摇 料水比 员颐 猿郾 缘袁
渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量 园郾 缘豫 袁初始发酵 责匀 值分别为 圆袁猿袁源袁缘袁远遥
员郾 源摇 响应面设计
综合单因素试验结果袁确定料水比尧渊晕匀源 冤圆杂韵源
添加量尧初始 责匀 猿 个因素的适宜范围袁根据 月燥曾鄄
月藻澡灶噪藻灶中心组合试验设计原理进行试验设计 渊表
员冤袁乙醇发酵效率为响应值袁所有试验测定重复 猿 次遥
通过响应面法对甘薯全粉发酵产乙醇工艺进行优化袁
表 员摇 因素水平编码表
栽葬遭造藻 员摇 悦燥凿藻 枣燥则皂 燥枣 枣葬糟贼燥则泽 葬灶凿 造藻增藻造泽 燥枣 贼澡藻 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼泽
水平
蕴藻增藻造
料水比
砸葬憎 皂葬贼藻则蚤葬造 贼燥
憎葬贼藻则 则葬贼蚤燥 辕 憎 辕 增
渊晕匀源冤圆 杂韵源 添加量阅燥泽藻 燥枣 渊晕匀源 冤圆杂韵源 辕 豫
初始 责匀
陨灶蚤贼蚤葬造 责匀
载员 载圆 载猿
原 员 员缘颐 苑缘 园郾 猿 猿郾 园
园 圆园颐 苑园 园郾 远 源郾 园
员 圆缘院远缘 园郾 怨 缘郾 园
获得最佳变量水平袁并对响应面法得到的最优工艺条
件进行验证遥
圆摇 结果与分析
圆郾 员摇 料水比对乙醇发酵的影响
以甘薯粉为原料的乙醇生产中袁料水比一般为
员颐 猿郾 缘 耀 源郾 缘袁成熟醪中乙醇含量较低咱员远暂 遥 寻找合适
的料水比是获得适宜工艺条件的前提遥 如图 员 可知袁
试验组 源 即料水比为 圆缘颐 远缘 时袁乙醇发酵效率最高袁料
水比太高或太低都会降低乙醇发酵效率遥 这是由于同
步发酵时袁糖化酶需要以一定的浓度与物料充分接触袁
发酵液中各生化反应也要求在水中进行袁水量过小时袁
发酵液过于黏稠袁会影响酒精发酵过程中的传质传热袁
发酵过程各生化反应缓慢袁进而导致乙醇发酵效率降
低遥 水量过多时袁会稀释发酵液中酶的浓度袁降低底物
糖化速度袁进而导致乙醇发酵效率降低遥 此外袁料水比
过高时袁会导致发酵结束时袁成熟醪中的乙醇浓度过
低袁这样会导致蒸馏成本急剧上升袁并产生大量的蒸馏
废液袁给后续污水处理带来困难遥
图 员摇 料水比对甘薯全粉发酵产乙醇的影响
云蚤早援 员摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 则葬憎 皂葬贼藻则蚤葬造 贼燥 憎葬贼藻则 则葬贼蚤燥泽 燥灶
藻贼澡葬灶燥造 枣藻则皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 燥枣 泽憎藻藻贼 责燥贼葬贼燥
圆郾 圆摇 渊晕匀源冤 圆杂韵源 添加量对乙醇发酵的影响
氮源是合成酵母菌体蛋白质尧核酸等含氮物质的
重要原料袁甘薯含氮量较低袁在发酵醪液中适当补充氮
源袁改善发酵醪液的营养状况袁可以有效地提高酵母菌
的产乙醇能力咱员苑暂 遥 氮源的添加可以是添加无机氮源
如铵盐或尿素袁也可以添加酸性蛋白酶等袁以增加发酵
体系中的游离氨基酸水平遥 图 圆 表示渊晕匀源 冤圆杂韵源 的
不同添加量对乙醇发酵的影响遥 渊晕匀源 冤圆杂韵源 添加量
在 园郾 猿豫 耀 园郾 怨豫时袁随着渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量的增加袁
发酵效率也在增加遥 当渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量大于 园郾 怨豫
时袁发酵效率增加不明显遥
员园源员
核摇 农摇 学摇 报 圆愿 卷
图 圆摇 渊晕匀源冤 圆杂韵源 添加量对甘薯全粉发酵产乙醇的影响
云蚤早援 圆摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 葬皂皂燥灶蚤怎皂 泽怎造枣葬贼藻 凿燥泽藻 燥灶
藻贼澡葬灶燥造 枣藻则皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 燥枣 泽憎藻藻贼 责燥贼葬贼燥
圆郾 猿摇 初始 责匀对乙醇发酵的影响
发酵醪液的初始 责匀对酵母的生命活动及糖化酶
的活性有影响袁酵母菌的适宜生长条件为弱酸性袁糖化
酶作用的最适 责匀 值在 源郾 缘 左右遥 责匀 值过低会增加
酵母细胞排除质子的能量消耗并降低酵母细胞活度以
及酵母对基质的利用速率咱员愿暂 曰责匀 值过高会增加发酵
时染杂菌的可能性遥 发酵初始 责匀 对乙醇发酵的影响
如图 猿 可知遥 随着发酵醪液初始 责匀 的增加袁发酵效
率呈现先升后降的趋势袁初始 责匀 值为 源郾 园 时发酵效
率最高遥
图 猿摇 初始 责匀对甘薯全粉发酵产乙醇的影响
云蚤早援 猿摇 耘枣枣藻糟贼 燥枣 蚤灶蚤贼蚤葬造 责匀 燥灶 藻贼澡葬灶燥造
枣藻则皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 燥枣 泽憎藻藻贼 责燥贼葬贼燥
圆郾 源摇 响应面试验设计及结果
通过 杂粤杂 软件中 阅藻泽蚤早灶鄄耘曾责藻则贼 渊砸藻泽责燥灶泽藻 泽怎则枣葬糟藻
则藻早则藻泽泽蚤燥灶冤进行 月燥曾鄄月藻澡灶噪藻灶试验设计袁得到三因素三
水平的二次响应面设计表袁结果如表 圆 所示遥
摇 摇 利用 杂粤杂对试验数据进行分析袁得到的拟和全变
量二次回归方程各变量的方差分析如表 猿 所示遥
摇 摇 通过 杂粤杂 软件对表 圆 试验数据进行多元回归拟
合袁以乙醇发酵效率 渊 再冤为响应值袁料水比 渊 载员 冤尧渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量渊载圆 冤和初始 责匀渊载猿 冤为自变量袁
摇 摇 摇 摇 摇 摇表 圆摇 月燥曾鄄月藻澡灶噪藻灶试验设计及结果
栽葬遭造藻 圆摇 耘曾责藻则蚤皂藻灶贼葬造 凿藻泽蚤早灶 葬灶凿 则藻泽怎造贼泽 燥枣 月燥曾鄄月藻澡灶噪藻灶
试验点
悦燥凿藻
因素
云葬糟贼燥则
发酵效率
云藻则皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠 辕 豫
载员 载圆 载猿 再
员 原 员 原 员 园 愿缘郾 缘圆
圆 原 员 员 园 愿苑郾 园愿
猿 员 原 员 园 愿愿郾 园远
源 员 员 园 愿苑郾 源愿
缘 园 原 员 原 员 愿远郾 缘园
远 园 原 员 员 愿缘郾 员猿
苑 园 员 原 员 愿缘郾 缘圆
愿 园 员 员 愿苑郾 愿苑
怨 原 员 园 原 员 愿源郾 猿源
员园 员 园 原 员 愿远郾 远怨
员员 原 员 园 员 愿源郾 怨猿
员圆 员 园 员 愿苑郾 源愿
员猿 园 园 园 怨园郾 源员
员源 园 园 园 怨园郾 园圆
员缘 园 园 园 愿怨郾 愿圆
表 猿摇 响应面模型方差分析
栽葬遭造藻 猿摇 粤晕韵灾粤 枣燥则 则藻泽责燥灶泽藻 泽怎则枣葬糟藻 皂燥凿藻造
方差来源
杂燥怎则糟藻
自由度
凿枣
平方和
杂杂
均方
酝杂
云值
云 增葬造怎藻
孕值
孕 增葬造怎藻
载员 员 苑郾 远愿 苑郾 远愿 缘园郾 苑怨 园郾 园园园愿
载圆 员 园郾 怨源 园郾 怨源 远郾 圆园 园郾 园缘缘员
载猿 员 园郾 苑园 园郾 苑园 源郾 远园 园郾 园愿源苑
载员载员 员 员园郾 怨源 员园郾 怨源 苑圆郾 猿缘 园郾 园园园源
载员载圆 员 员郾 员源 员郾 员源 苑郾 缘苑 园郾 园源园圆
载员载猿 员 园郾 园员 园郾 园员 园郾 园苑 园郾 愿园苑猿
载圆载圆 员 远郾 缘园 远郾 缘园 源圆郾 怨远 园郾 园园员圆
载圆载猿 员 猿郾 源远 猿郾 源远 圆圆郾 愿苑 园郾 园园源怨
载猿载猿 员 圆猿郾 员员 圆猿郾 员员 员缘圆郾 苑远 约 园郾 园园园员
模型 酝燥凿藻造 怨 源怨郾 远缘 缘郾 缘圆 猿远郾 源苑 园郾 园园园缘
误差 砸藻泽蚤凿怎葬造 缘 园郾 苑远 园郾 员缘
失拟项 蕴葬糟噪 燥枣 枣蚤贼 猿 园郾 缘愿 园郾 员怨 圆郾 员猿猿 园郾 猿猿源怨
纯误差 孕怎则藻 藻则则燥则 圆 园郾 员愿 园郾 园怨
总离差 悦燥则 贼燥贼葬造 员源 缘园郾 源园
砸圆 越 园郾 怨愿缘园摇 砸圆粤凿躁 越 园郾 怨缘愿园摇 悦灾 越 园郾 源缘
摇 摇 注院孕则燥遭藻 跃 云 值的大小表明模型和各个考察因素的显著水平袁
孕则燥遭藻 跃 云值小于 园郾 园缘 表明模型或各因素有显著影响袁孕则燥遭藻 跃 云值小
于 园郾 园员 表明影响高度显著遥
晕燥贼藻院 栽澡藻 增葬造怎藻 燥枣 孕则燥遭藻 跃 云 蚤灶凿蚤糟葬贼藻凿 贼澡藻 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶糟藻 造藻增藻造 燥枣 贼澡藻
皂燥凿藻造 葬灶凿 枣葬糟贼燥则泽袁 孕则燥遭藻 跃 云 造藻泽泽 贼澡葬灶 园郾 园缘 蚤灶凿蚤糟葬贼藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻 皂燥凿藻造 燥则
藻葬糟澡 枣葬糟贼燥则 憎葬泽 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶糟藻曰 孕则燥遭藻 跃 云 造藻泽泽 贼澡葬灶 园郾 园员 蚤灶凿蚤糟葬贼藻凿 澡蚤早澡造赠
泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶糟藻援
圆园源员
摇 愿 期 响应面分析法优化甘薯乙醇发酵条件
获得回归方程为院
再 越怨园郾 园愿 垣 园郾 怨愿载员 垣 园郾 猿源载圆 垣 园郾 猿园载猿 原 员郾 苑圆载员圆
原 园郾 缘源载员载圆 垣 园郾 园缘载员载猿 原 员郾 猿猿载圆圆 垣 园郾 怨猿载圆载猿 原
圆郾 缘园载猿圆
如表 猿 所示袁模型的 孕则燥遭藻 跃 云值为 园郾 园园园缘袁说明
模型在 琢 越 园郾 园员 水平上回归高度显著曰在 琢 越 园郾 园缘 水
平上失拟不显著渊孕 越 园郾 猿猿源怨冤袁说明模型选择正确遥
模型的相关系数 砸圆 越 园郾 怨愿缘园袁大于 园郾 怨袁说明回归拟和
程度较好遥 变异系数渊悦灾冤值为 园郾 源缘袁说明模型能很
好地反应真实的试验值袁因此该模型可用于分析和预
测甘薯生产乙醇的发酵效率变化遥
图 源摇 料水比和渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量对发酵效率影响的响应面曲面图和等高图
云蚤早援 源摇 砸藻泽责燥灶泽藻 泽怎则枣葬糟藻 责造燥贼 葬灶凿 糟燥灶贼燥怎则 责造燥贼 泽澡燥憎蚤灶早 贼澡藻 藻枣枣藻糟贼泽 燥枣 则葬憎 皂葬贼藻则蚤葬造 贼燥 憎葬贼藻则 则葬贼蚤燥 葬灶凿
葬皂皂燥灶蚤怎皂 泽怎造枣葬贼藻 凿燥泽藻 燥灶 枣藻则皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠
从表 猿 可见袁料水比渊载员冤的一次项对乙醇发酵效
率的影响高度显著渊孕 约 园郾 园员冤袁而渊晕匀源 冤圆杂韵源 添加量渊载圆冤和初始 责匀渊载猿冤的一次项对乙醇发酵效率的影响
不显著渊孕 跃 园郾 园缘冤袁原因可能是在响应面试验中已将
渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量和初始 责匀范围缩小在一个较合适
的区间袁所以变化影响已不显著曰各因素的二次项对乙
醇发酵效率的影响高度显著曰渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量和初
始 责匀的交互项渊载圆 载猿 冤对乙醇发酵效率的影响高度
显著渊孕 约园郾 园员冤袁料水比和渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量的交互
项渊载员 载圆冤对乙醇发酵效率的影响显著渊孕 约 园郾 园缘冤袁而
料水比和初始 责匀 的交互项渊载员 载猿 冤对乙醇发酵效率
的影响不显著渊孕 跃园郾 园缘冤遥
圆郾 缘摇 二次拟合响应面分析
对变量的二次回归模型进行规范分析袁考察所拟
和的响应曲面的形状遥 获得的响应面曲面图和等高线
图如图 源 耀图 远 所示遥 该组图直观反映出各因素及其
交互作用对响应值的影响遥
从上组图中可直观地看出各因素对响应值的影响
变化趋势袁而且还可以看到在所选的范围内存在极值袁
即拟合曲面的最高点袁同时也是等高线最小椭圆中心
点遥 等高线的形状反应交互效应的强弱袁越接近椭圆
形表示两因素交互作用越显著遥 料水比和渊晕匀源冤圆杂韵源
添加量对乙醇发酵效率的交互影响显著渊图 源冤遥 当初
始 责匀位于中心水平 责匀 越 源郾 园 时袁渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量
轴向等高线的变化密集袁料水比轴向等高线的变化相
对稀疏袁说明料水比对乙醇发酵效率的影响比
渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量影响大遥 在料水比 员缘颐 苑缘 耀 圆园颐 苑缘
范围内袁随着料水比的增加袁发酵效率显著提高遥 但当
料水比继续升高时袁发酵醪液的粘度会增加袁传质和传
热受到影响袁导致发酵效率缓慢降低遥 此外袁料水比和
初始 责匀对乙醇发酵效率的交互影响不显著渊图 缘冤遥
当渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量为 园郾 远豫时袁发酵效率随料水比
和初始 责匀的增加均呈现先升后降的趋势遥 当料水比
处于中心水平 员颐 猿郾 缘 时袁渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量和初始 责匀
对乙醇发酵效率的交互影响显著渊图 远冤袁同时初始 责匀
对乙醇发酵效率的影响较大遥
从图中对拟合方程求偏导袁可以得到模型的最大
值袁即为最大的乙醇发酵效率遥 求解方程组袁可得模型
极值时三因素组合分别为料水比 圆员郾 猿缘 颐 远愿郾 远缘 渊憎 辕
增冤袁渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量 园郾 远猿豫 袁初始 责匀 值 源郾 员远袁此时
模型预测的发酵效率最大值为 怨园郾 圆缘豫 遥 为了检验模
型预测的准确性袁并考虑到实际工艺控制的方便袁将上
述三个水平分别取院 料水比为 圆圆院 远愿 渊 憎 辕 增 冤袁
渊晕匀源冤圆杂韵源 浓度为 园郾 远缘豫 袁责匀值 源郾 圆遥 在此条件下进
行验证试验袁得到乙醇平均发酵效率为 怨员郾 猿缘豫 袁试验
猿园源员
核摇 农摇 学摇 报 圆愿 卷
图 缘摇 料水比和初始 责匀对发酵效率影响的响应面曲面图和等高图
云蚤早援 缘摇 砸藻泽责燥灶泽藻 泽怎则枣葬糟藻 责造燥贼 葬灶凿 糟燥灶贼燥怎则 责造燥贼 泽澡燥憎蚤灶早 贼澡藻 藻枣枣藻糟贼泽 燥枣 则葬憎 皂葬贼藻则蚤葬造 贼燥
憎葬贼藻则 则葬贼蚤燥 葬灶凿 蚤灶蚤贼蚤葬造 责匀 燥灶 枣藻则皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠
图 远摇 渊晕匀源冤 圆杂韵源 添加量和初始 责匀对发酵效率影响的响应面曲面图和等高图
云蚤早援 远摇 砸藻泽责燥灶泽藻 泽怎则枣葬糟藻 责造燥贼 葬灶凿 糟燥灶贼燥怎则 责造燥贼 泽澡燥憎蚤灶早 贼澡藻 藻枣枣藻糟贼泽 燥枣 葬皂皂燥灶蚤怎皂 泽怎造枣葬贼藻
凿燥泽藻 葬灶凿 蚤灶蚤贼蚤葬造 责匀 燥灶 枣藻则皂藻灶贼葬贼蚤燥灶 藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠
值与回归方程预测值基本吻合袁其相对误差为
员郾 圆圆豫 袁可见响应面分析法可靠且模型可以很好地预
见实际发酵情况遥
猿摇 讨论
发酵条件优化可以有效地改善酵母代谢性能袁提
高发酵效率和原料利用率袁缩短发酵周期袁节约生产成
本遥 本文对影响甘薯乙醇发酵效率的主要因素及其交
互作用进行评价和优化遥 结果表明袁料水比对乙醇发
酵效率有显著影响遥 料水比太低会稀释酶的浓度和乙
醇浓度袁增加乙醇蒸馏成本和后期废水处理量袁料水比
太高会影响物料接触袁阻碍发酵过程的传质和传热袁发
酵不彻底遥 初始 责匀 对乙醇发酵效率也有影响袁主要
原因是糖化酶和酵母的代谢活动均需要在一定的 责匀
条件下进行遥 料水比和初始 责匀 值对发酵效率的影响
大于渊晕匀源 冤圆杂韵源 添加量的影响袁且 渊晕匀源 冤圆杂韵源 添加
量和料水比袁渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量和初始 责匀 均对乙醇
发酵效率有交互影响遥 综合料水比尧渊晕匀源冤圆杂韵源 添加
量尧初始 责匀对甘薯乙醇发酵效率的影响袁根据响应面
分析优化得到最佳条件遥 优化后料水比高于传统工
艺袁发酵效率提高袁原料利用率和设备生产效率也得到
提高袁同时减少了蒸馏能耗及废液处理量遥 目前该研
究仅停留在实验室规模袁实现甘薯乙醇工业规模的高
源园源员
摇 愿 期 响应面分析法优化甘薯乙醇发酵条件
效生产将是未来研究的主要方向遥
源摇 结论
适度发展甘薯燃料乙醇对于缓解能源危机尧保护
环境尧解决野三农冶问题都是一个有效的途径遥 本文通
过单因素试验确定料水比尧渊晕匀源冤圆杂韵源 添加量尧初始责匀 猿 个因素的适宜范围袁应用响应面分析方法袁对各
因素最佳水平和交互作用进行研究袁建立了各因素与
发酵效率的回归模型遥 确定了甘薯乙醇发酵的最佳工
艺院料水比 圆圆颐 远愿渊憎 辕 增冤袁渊晕匀源冤圆杂韵源 浓度 园郾 远缘豫 袁责匀
值 源郾 圆遥 验证试验在上述条件下得到的乙醇发酵效率
为 怨员郾 猿缘豫 袁与回归方程预测值基本吻合袁优化后的甘
薯乙醇发酵效率比对照提高 远郾 园圆豫 遥
参考文献院
咱 员 暂 摇 黄玉红袁勒艳玲袁赵云袁李宇浩袁方扬袁张国华袁赵海援 鲜甘薯发酵
生产燃料乙醇中的降粘工艺咱允暂 援应用与环境生物学报袁圆园员圆袁员愿
渊源冤院 远远员 原 远远远
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