多釜串聯(lián)生物反應(yīng)器系統(tǒng)中自絮凝顆粒酵母乙醇連續(xù)發(fā)酵的研究.pdf

1、模擬現(xiàn)有酒精發(fā)酵的工藝流程和發(fā)酵罐結(jié)構(gòu),建立了一套多釜串聯(lián)反應(yīng)器系統(tǒng)(TIR),以脫胚脫皮玉米粉雙酶法制備的糖化液為種子培養(yǎng)基和發(fā)酵底物,進(jìn)行了絮凝顆粒酵母SPSC01乙醇連續(xù)發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)研究.在配置種子罐的條件下,由三級(jí)發(fā)酵罐串聯(lián)和一個(gè)種子培養(yǎng)罐組成的組合反應(yīng)器系統(tǒng),種子罐培養(yǎng)基還原糖濃度為100g/L,添加(NH<,4>)<,2>HPO<,4>和KH<,2>PO<,4>各2.0g/L,以0.017h<'-1>的恒定稀釋速率流加,并溢流

2、至后續(xù)發(fā)酵系統(tǒng).發(fā)酵底物初始還原糖濃度220g/L,添加(NH<,4>)<,2>HPO<,4> 1.5g/L和KH<,2>PO<,4>2.5g/L,流加至第一級(jí)發(fā)酵罐,稀釋速率分別控制為0.017、0.025、0.033、0.040和0.050 h<'-1>.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,種子罐呈均勻懸浮的恒化狀態(tài),但自絮凝顆粒酵母在各發(fā)酵罐中呈部分固定化狀態(tài),在稀釋速率0.040h<'-1>條件下,發(fā)酵系統(tǒng)呈一定的震蕩行為,其他四個(gè)稀釋速率實(shí)驗(yàn)組均達(dá)

3、擬穩(wěn)態(tài).當(dāng)稀釋速率不超過0.033<'-1>,流出末級(jí)發(fā)酵罐的發(fā)酵液中酒精濃度可以達(dá)到12%(v/v)以上,殘還原糖和殘總糖分別在0.15%和0.35%(w/v)以下,發(fā)酵罐的設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到2.71g/(L·h).在不配置種子罐的條件下,使用相同的培養(yǎng)基,平均發(fā)酵時(shí)間為25h~30h,發(fā)酵終點(diǎn)酒精濃度達(dá)到13%(v/v),殘還原糖和殘總糖分別在0.30%和O.40%(w/v)以下,發(fā)酵罐的設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到3.47g/(L·h).兩組工

4、藝路線的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都表明,自絮凝顆粒酵母體系完全可以適用于現(xiàn)有酒精發(fā)酵裝置工藝流程和發(fā)酵罐設(shè)備結(jié)構(gòu),可以用于對(duì)現(xiàn)有酒精發(fā)酵裝置進(jìn)行技術(shù)改造,提升其工藝技術(shù)水平.在此基礎(chǔ)上,從減輕廢糟液處理負(fù)荷,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的需要出發(fā),進(jìn)行了無種子罐條件下酒精蒸餾廢液直接全循環(huán)使用的自絮凝顆粒酵母酒精連續(xù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)研究,十三次全循環(huán)運(yùn)行得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),與無廢液循環(huán)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比,雖然平均發(fā)酵時(shí)間略增至30h~40h,但發(fā)酵終點(diǎn)酒精濃度仍達(dá)到12.5%(v/v