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研究生:王柏翔
研究生(外文):Bo-xiang Wang
論文名稱:糖蜜醱酵廢液與飲料用糖漿廢品 混合醱酵產氫之研究
論文名稱(外文):A Study on Fermentative Hydrogen Production from A Mixture of Molasses Fermentation Solubles and Waste Syrup Used in Beverages
指導教授:林屏杰
口試委員:張嘉修李國興
口試日期:2013-07-05
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:醱酵產氫濃縮糖蜜醱酵液過期糖漿廢液離子交換樹脂
相關次數:
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生產味精的副產物糖蜜醱酵液含有大量的糖份而常被用來作為厭氧醱酵產氫的料源,然而因其營養源含量偏高而影響產氫效率;飲料用之過期濃縮糖漿用作醱酵產氫的料源時需適量補充營養源,因此引發吾人思考將二者以適當比例混合成適合於醱酵產氫之料源。本研究先以反應曲面法(response surface methodology, RSM)來探討碳氮比及碳磷比對蔗糖連續醱酵產氫之影響,結果顯示碳氮比的影響遠大於碳磷比,並獲得其最佳碳氮磷比為217:5.7:1。據此,進一步探討碳氮比對於糖蜜醱酵產氫的影響,獲致最佳碳氮比約28-40,其產氫速率(H2 production rate, HPR)、氫氣產率(H2 yield, HY)及總體產氫效率(overall H2 production efficiency, HPE)分別為0.687 mol/L/d、1.81 mol-H2/mol-hexose及42.5%。

然而由於後來味精製程改變,使得原濃縮糖蜜醱酵液中含有大量的硫酸鹽(約19000 mg SO42-/L),致使影響混合料源之產氫表現並伴隨硫化氫氣體的產生。本研究遂以陰離子交換樹脂對糖蜜進行前處理以降低其硫酸根濃度,實驗結果顯示經處理之混合料源的產氫效能提高125%且無硫化氫的產生。本研究進而進行進料基質濃度與水力滯留時間(hydraulic retention time, HRT)對混合料源醱酵產氫之影響,在於進料基質濃度方面,最佳進料基質濃度為15 g-ToSu/L為,其HPR、HY及HPE分別為0.470 mol/L/d、1.51 mol-H2/mol-hexose及36.9%,而HRT之影響方面則以最3 h最佳,其HPR、HY及HPE分別為1.086 mol/L/d、1.78 mol-H2/mol-hexose及41.7 %。
摘要
Abstrct
目錄
圖目錄
表目錄
第一章緒論
1-1 前言
1-2 研究動機與目的
1-3 研究架構
第二章文獻回顧
2-1 能源危機
2-2 氫能
2-2-1 氫能特性
2-2-2 氫能製程
2-3 暗醱酵生物產氫反應機制
2-4 厭氧產氫微生物特性
2-5 環境因子對醱酵產氫之影響
2-5-1 進料基質種類與濃度
2-5-2 水力滯留時間
2-5-3 溫度
2-5-4 pH
2-5-5 氧化還原電位
2-5-6 營養鹽與微量金屬
2-6 離子交換樹脂
2-6-1 陽離子交換樹脂
2-6-2 陰離子交換樹脂
2-7 分子生物技術
2-7-1 16S rDNA及functional gene
2-7-2 聚合酶連鎖反應
2-7-3 變性梯度明膠電泳
2-8 反應曲面法 (response surface methodology, RSM)
第三章材料與方法
3-1 藥品試劑
3-1-1 碳源
3-1-2 緩衝鹽類
3-1-3 無機鹽類
3-1-4 其他
3-1-5 濃縮糖蜜醱酵液
3-1-6 濃縮飲料廢品
3-2 培養基濃度與操作步驟
3-2-1 蔗糖操作條件
3-2-2 濃縮糖蜜醱酵液混合飲料廢品操作步驟
3-3 分析儀器與方法
3-3-1 氣相組成分析
3-3-2 液相組成分析
3-4 水質分析
3-4-1 一般水質分析
3-4-2 菌量分析
3-4-3 水中硫酸鹽檢測-濁度法
3-4-4 水中氨氮檢測方法-靛酚比色法
3-4-5 水中磷檢測-分光光度計/維生素丙法
3-5 離子交換樹脂處理
3-5-1 離子交換樹脂再生
3-5-2 再生液再生
3-6 菌相分析
3-6-1 DNA萃取
3-6-2 聚合酶鏈鎖反應
3-6-3 變性梯度明膠電泳
3-6-4 Acrylamide/Bis膠體之DNA純化
第四章 結果與討論
4-1 以RSM進行C/N/P比對產氫之影響
4-1-1 C/N/P比對蔗糖醱酵產氫之影響
4-1-2 C/N比對糖蜜醱酵液與糖漿廢品共醱酵產氫之影響
4-2 硫酸根去除對糖蜜醱酵液產氫之影響
4-2-1 未處理之混合料源(糖蜜醱酵液+糖漿廢品)的產氫
4-2-2 硫酸根去除之混合料源的產氫表現
4-2-3 菌相分析
4-3 糖蜜醱酵液與糖漿廢品混合醱酵產氫之最適操作策略
4-3-1 基質濃度之效應探討
4-3-2 HRT之效應探討
第五章結論與建議
5-1 結論
5-2 建議
參考文獻
附錄一
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