燃料乙醇:HPLC发酵分析

作者:Steve CecilReporter US Volume 26.3


 色谱柱和定量校准标准的一个解决方案来源

techservice@sial.com

燃料乙醇仍然是生物燃料领域的主要支柱,随着产量的提高和玉米-乙醇转化率的提高,推动了产品经济性和环境可行性的讨论。

传统上乙醇通过酵母发酵糖来生产。通常,燃料乙醇的商业生产涉及将淀粉分解成单糖,这些糖经过酵母发酵,最后回收乙醇主要产物和副产物(例如用作动物饲料)。

这一工艺的许多方面对于确保优质的最终产品都很重要,这些方面包括将玉米基质分解为可发酵的糖和蒸馏水。然而,没有哪个步骤会比产生乙醇的发酵步骤更重要。

优化的发酵可提高乙醇产量以及生物燃料设施的盈利能力。而剩余的未发酵的糖会使降低乙醇浓度,增加工厂用水量,并且经常需要对发酵设备额外进行清洁和维护。因此,燃料乙醇生产商不断寻求更有效的工艺技术。


 残留糖的HPLC分析的重要性

一项重要的测量是发酵汤里残留的糖和乙醇的浓度。燃料乙醇设施使用高效液相色谱(HPLC)作为监测乙醇发酵工艺的首选技术。使用HPLC可对整个循环过程进行详细监测,包括糖至乙醇的转化过程以及乙醇分解为乙酸的过程。

HPLC分析使用交联的聚苯乙烯 / 二乙烯基苯树脂离子交换柱。传统方法的缺点是:a)分离度差,或者b)运行时间长。

  1. 具有快速运行时间(< 12分钟)的方法牺牲了早期洗脱糖的分离度。这些快速方法通常显示糊精、麦芽三糖和麦芽糖峰的共洗脱。
  2. 专注于改善单糖分离度的方法却存在运行时间过长的缺点。为了提高早期洗脱糖的分离度,这些方法的运行时间超过22分钟。

这些都不是您实验室可接受的折衷方案。事实证明,SUPELCOGEL™ C-610H色谱柱是这种分析的最佳选择,其可缩短运行时间,提高所有八个关键组分的分离度。图1显示了Supelco燃料乙醇残留糖类混合物组分的改进分离。
 

 
燃料乙醇残留糖类混合物在SUPELCOGEL C-610H HPLC柱上运行


图1.
燃料乙醇残留糖类混合物在SUPELCOGEL C-610H HPLC柱(59320-U)上运行


 燃料乙醇残留糖类混合物的重要性

必须通过市售的定量校准标准对分析进行校准,这点至关重要。 Supelco燃料乙醇残留糖类混合物含有用于监测发酵过程的关键组分。这些组分包括糊精(DP4 +)、麦芽三糖(DP3)、麦芽糖(DP2)、D-葡萄糖和乙醇。

除了糖类和乙醇组分外,定量标准中还包括乙酸、乳酸和甘油。乳酸和乙酸是发酵过程中产生的分解产物。在测量发酵过程中施加在酵母上的压力时,也包括了甘油。图1显示了在SUPELCOGEL™ C-610H HPLC柱上运行的燃料乙醇残留糖类混合物。

结合使用Supelco的燃料乙醇残留糖类混合物与SUPELCOGEL™ C-610H柱,可以改善发酵和提高乙醇产量。这两个产品背后的技术支持是您所信任的Sigma-Aldrich的工作人员。


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