利用固定化细胞进行汽爆秸秆酶解耦合发酵制氢的方法

摘要

本发明涉及一种利用固定化细胞进行汽爆秸秆酶解耦合发酵制取氢气的方法，该方法将汽爆秸秆和丁酸梭菌微生物分别置于不同的反应器中，使两者能够同时在各自最适的温度下进行；利用丁酸梭菌固定化细胞使菌体停留在发酵相，发酵液不断被泵入进入酶解相，将酶解产生的糖洗脱下来，并不断循环回到发酵罐中，使微生物保持在高活性状态，提高了反应效率，氢气产率高。

主权项

一种利用固定化细胞进行汽爆秸秆酶解耦合发酵制取氢气的方法，其步骤如下：(1)制备丁酸梭菌固定化细胞将处于对数生长期的丁酸梭菌种子液与质量百分比浓度为2～5％海藻酸钠溶液混合，得丁酸梭菌种子液海藻酸钠混合液；所述丁酸梭菌种子液与海藻酸钠溶液混合的体积比为1∶3～1∶6；用无菌注射器吸取丁酸梭菌种子液与海藻酸钠的混合液，推动注射器，将混合液滴入浓度为0.05mol/l的无菌CaCl2溶液中，保持30分钟，制取丁酸梭菌固定化细胞；所述丁酸梭菌种子液海藻酸钠混合液与无菌CaCl2溶液的体积比为1∶3～1∶6；(2)在制取固定化细胞的同时，将汽爆秸秆料置于在酶解罐中50℃下静置制备酶解液；所述酶解液的制备如下：将汽爆秸秆料置于酶解罐中，加入纤维素酶和用硫酸调节pH4.8的水溶液，50℃下酶解得酶解液；每克汽爆秸秆料加25IU纤维素酶；每升所述水溶液含尿素或酵母抽提物2g，KH2PO40.51g和MgSO40.31g；所述汽爆秸秆重量与水溶液体积的固液比是1∶8～12(w/v)；(3)酶解耦合发酵制取氢气固定化细胞制取好以后，开启安装在酶解罐与发酵罐之间的连接管路上的循环泵把一部分酶解液泵入发酵罐，待固定化细胞被浸没后，关闭循环泵停止循环，迅速向发酵罐通入氮气除氧，于35℃下进行固定化细胞预培养；待细胞预培养6‑12小时后，再次开启循环泵源源不断地将酶解液泵入发酵罐中，进行酶解耦合发酵制得氢气；发酵罐中发酵产生的氢气从发酵罐顶端排出，用排水集气法收集所制得的氢气。