自吸式反应器的数值模拟及在酵母发酵中的应用

采用计算流体力学(CFD)模拟和酵母发酵实验相结合的方法,研究自吸式反应器内的气液两相流动及传质。基于对自吸式反应器内流体流动、气液相际传质的研究,采用加置气体分布器的方法强化自吸式反应器内流体力学传递性能,并将数值模拟结果应用于酵母发酵。结果表明:在相同的培养条件下,加装气体分布器的自吸式反应器培养酵母比无气体分布器的自吸式反应器产率平均提高23.64%。     

固定化增殖酵母糖蜜酒精连续发酵的研究

本研究采用海藻酸钙胶为载体,将糖蜜酒精酵母P396驯化株固定于2.5公升维型筛板生比反应器中,以甘蔗糖蜜为基质进行快速酒精连续发酵试验。证明该反应器能较好地解决CO_2滞留及CO_2与酒精对酵母发酵的抑制问题;探讨了该反应器连续发酵的动力学模型及发酵条件。发酵连续操作85天,平均产酒8.1×10~(-2)kg/L,平均生产能力1.5×10~(-2)kg/L·hr比游离细胞分批发酵效率提高17.4倍。     

高浓度清液酒精发酵技术研究

本文介绍了一种高浓度清液发酵生产酒精的方法,淀粉质原料经液化后进行固液分离获得清液和固渣,清液加入糖化酶和酒母进行酒精发酵;固渣加水进行糖化处理,经再次固液分离获得舍糖洗料水和废渣,含糖洗料水用于配料或酒母培养和发酵,废渣可制成饲料和肥料或用于沼气发酵。液化醪获得的清液不易染菌且在发酵过程中不会产生高糖抑制,减少发酵副产物的产生,可明显降低设备磨损,提高发酵设备利用率及蒸馏效率。发酵结果显示,成熟醪酒度超过15．4％（v／v）,残总糖可低于1．05％,废渣淀粉含量低于2．82％,淀粉利用率可达96．6％以上。     

气升式反应器结构参数优化设计CFD仿真研究

气升式反应器是生物发酵生产过程中的重要设备,工业生产过程中要求反应器内保持较高的气含率和循环液速,从而提高气液传质效率.由于气升式反应器的导流简直径对气含率和循环液速有决定性影响,研究其结构参数优化设计具有重要意义;文章利用计算流体力学仿真软件研究了气升式反应器内的流动状态,给出了不同导流简直径下气含率和循环液速的变化趋势,发现了该结构参数存在最佳设计范围.     

气液固三相喷射环流生物反应器中液速研究及应用

开发了一种内热式换膜液体流动速率测量仪,该测量在单纯液相中的精度优于１．５％,同时克服了固体粒子及气泡对测量仪的干扰作用,可较好地用于气液固三相中的液速测量,对气液固三相喷射环流生物反应器中流体流动速率进行了测量,得到了不同操作压力、气体进料量、不同轴向位置的液体速率分布,利用该反应器进行了生物降解处理染料工业废不的应用研究 。     

甘草柚子酒发酵工艺优化

以甘草与柚子为主要原料,研究甘草柚子酒的发酵工艺.首先确定柚子汁:甘草液=2:1(m L/mL)时甘草柚子酒的感官品质较好.采用单因素试验研究了不同初始糖度、发酵时间、发酵温度、pH值、酵母接种量对甘草柚子酒感官品质的影响.用四因素三水平正交试验对甘草柚子酒发酵工艺进一步优化.结果表明:初始糖度为18°Bx,发酵时间为7 d,发酵温度为22℃,初始pH值为3. 6,酵母接种量为0. 04%条件下可得到品质优良的甘草柚子酒.用β-环状糊精对甘草柚子酒脱苦,其最佳添加量为0. 8%,得到了淡黄明亮,酒香浓烈,清爽润滑,健胃益气,消痰止咳,清热功能的甘草柚子酒.     

椰子枸杞发酵型保健酒的研制

以新鲜椰子和枸杞为主要原料,以酵母为发酵生产菌,研制发酵型保健酒.采用L9(34)正交试验优化椰子枸杞酒发酵工艺条件,以感官评分为质量指标,研究结果表明:在酵母量添加量为5%,发酵温度为25℃,调糖度为22%,初始p H3.5条件下酿出的椰子枸杞酒,酒液透亮,香味浓郁,集营养与保健于一体.     

酵母细胞流加培养过程的建模与预估控制

建立了包括菌体浓度 X、底物浓度 S、培养液体积 V为状态变量的酵母流加发酵过程的非结构动力学模型 ;基于该模型 ,提出了一种克服被估变量的累积误差的一步预估方法 ,用以估计难以可在线测量的菌体浓度、底物浓度等生化状态变量 ,并根据预估结果 ,进行流加操作。该方法应用于酵母流加培养 ,酵母对糖得率由 35 .1%提高到 40 .2 %。     

利用管式反应器室内模拟连续发酵糖蜜乙醇生产工艺

 利用酿酒酵母1912菌株固定化细胞载体,通过管式反应器,以糖蜜为原料进行连续化发酵生产乙醇.通过采取与工厂糖蜜乙醇生产相同的工艺控制方法,考察糖蜜发酵液中不同细胞浓度以及培养液对细胞浓度的不同稀释率条件下管式反应器的连续化发酵情况,该管式反应器能正确反映该菌株连续化乙醇发酵规律.     

利用花生蛋白废水生产单细胞蛋白的研究

研究了以花生蛋白废水为原料,用米曲霉变异株(SU_(64))和丝孢酵母(ST_(851))混合培养,液、固两步发酵。艺生产单细胞蛋白(single cell Protein,SCP).产品含蛋白质30.5％,氨基酸组成齐全,动物必需的第1限制性氨基酸含量提,高196.67％;转化率80％以上.产品经饲喂产蛋鸡试验证明,可部分代替鱼粉.     

甘蔗酒发酵工艺条件的研究

目的研究以甘蔗为原料发酵制酒的最佳工艺参数。方法利用正交实验方案对甘蔗酒发酵过程中的主要影响因子进行分析,确定最佳条件。结果实验结果表明,装液量90%,SO2添加量100 mg/kg,酵母用量为0.4%,发酵温度为20℃时,乙醇的浓度可以达到7.6%。在上述4种影响因素中发酵温度的影响最大,其次是甘蔗汁的装液量。SO2的含量影响最小。结论在最佳条件下甘蔗汁发酵制酒可使其中的乙醇含量达到7.6%,其他因素的影响研究需要继续进行,不断改进,提高出酒率。     

硅橡胶膜生物反应器乙醇连续发酵性能研究

进行了3种测定硅橡胶膜生物反应器乙醇连续发酵性能的对比实验．实验结果表明：硅橡胶膜的渗透蒸发作用可有效消除乙醇发酵过程中的产品抑制效应,将乙醇产率提高至传统发酵过程的3～4倍;从发酵液中连续分离出来的乙醇,经过冷凝后成为高浓度产品,冷阱收集液乙醇浓度可达原料液乙醇浓度的4倍左右．膜的固定作用使反应器中保持了较高的酵母细胞浓度,但是无机盐、不挥发性副产物及老化细胞的堆积会影响细胞活性,为了获取高乙醇产率,必须将部分发酵液从膜生物反应器中取出．     

固体颗粒对三相气升式环流反应器流动特性的影响

将液相视为连续相,气相和固相视为分散相,同时考虑各相之间的相互作用,结合气液固三相流体的动力学理论,建立气液固三相环流反应器三流体湍流流动的Eulerian模型.采用计算模拟软件Fluent对三相环流反应器的流动状况进行模拟,考察表观气速、固含率、颗粒大小对反应器的气含率以及液体流动速度的影响.模拟结果较好地解释了气升式环流反应器内的三相流体行为,模型与实验结果较好地吻合,表明了模型的可行性.     

桦树汁白酒的工艺研究

以桦树汁为原料制作桦树汁白酒.对浓缩的桦树汁进行处理后,采用生物发酵法进行发酵,选取发酵温度、初始pH、酵母添加量三个单因素进行实验,测定桦树汁发酵过程中的酒精度,得到最佳发酵工艺.蒸馏工艺采用玻璃旋转蒸发器进行蒸馏,注意二次蒸馏过程中酒头、酒尾的截取,以及酒精度的控制.确定桦树汁原酒发酵工艺,即桦树汁发酵温度23℃,初始pH 5.5,酵母添加量0.08%.蒸馏工艺采用玻璃旋转蒸发器进行蒸馏,两次蒸馏过程中,截取蒸馏液的5%作为酒头,并以20%作为酒尾,确定酒精度为55%(V/V).     

直叶片离心喷雾气液反应器分离性能

为了解决目前单重态氧发生器存在的气体处理量小、气液反应面积小和气液分离不彻底的问题,设计了一种雾化技术与离心技术相结合的两级排液式直叶片离心喷雾气液反应器.首先采用CFD方法,对该反应器建立了计算模型,研究了反应器中连续相流场、离散相颗粒的运动特性,系统分析了粒径及转速对反应器分离性能的影响,获得了分离特性曲线.然后通过实验研究,分析了反应器在真实工况下的分离性能.综合研究表明,CFD模拟结果与实验结果比较吻合,CFD模型可用于该实验研究.反应器在5 mol/s的气体流量下对于粒径大于90μm的液滴在3 000 r/min转速下分离效率100%,为单重态氧发生器的发展提供了参考.     

搅拌式反应器内固-液两相悬浮特性的CFD模拟

制备血液净化材料蛋白A免疫吸附柱过程中,搅拌式生物反应器的优化设计与放大技术是工业开发的重要环节.该文采用标准κ蛳ε湍流模型、多重参考系法,模拟搅拌式反应器内琼脂糖凝胶溶液加入固体催化剂后,形成的固蛳液两相体系的混合和悬浮特性.分别对DT、PBTD45、PBTU45搅拌桨的固相悬浮性能进行了研究,预测了完全离底悬浮的临界转速,并与Zwietering公式进行了比较.通过数值模拟,为反应器的优化设计提供了参考依据.     

有机氮源对柠檬酸发酵的影响

对柠檬酸发酵使用的薯干原料中的总氮、可溶性氮及非蛋白氮的含量进行了测定 ,并通过发酵实验考察了培养液中含氮量与柠檬酸产量的关系。在薯干培养液中添加某些氨基酸或玉米蛋白的酶解液进行发酵实验 ,结果证明 ,添加适量的有机氮源对柠檬酸产量有促进作用 ,特别是对质量低劣的薯干原料促进效果更加明显 ,柠檬酸产量可比对照提高27 %     

果米双菌共酵制造苹果醋的工艺研究

以苹果、大米为原料,探讨快速生产苹果醋的工艺.酒精发酵的最佳关键技术条件:质量比为l∶1的苹果汁和大米糖化液的总糖浓度调整到13°Bx,加入0.15%(NH4)2SO4、0.15%KH2PO4、0.1%MgSO4,灭菌后25.5℃培养,酵母发酵最佳周期为100 h,可生产出酒精度为8.0%的酒精液.醋酸发酵的最佳关键技术条件:发酵初始酒精度为5.5%,接种量为7%(先接醋酸菌DT-2 4.2%,后接AD1为2.8%),培养温度28℃,摇瓶转速120 r/min,初始pH 5.5,发酵时间为6 d,苹果醋发酵过程中理想的加糖方式为分次加糖,产品质量和口感最佳.采用双菌共酵生产苹果醋,为苹果醋的生产提供更为广泛的原料来源,降低了生产成本,保证了苹果醋的风味和营养.     

相变吸收剂捕集二氧化碳的研究进展

人类工业活动排放的大量CO_2气体是导致全球变暖的主要因素,CO_2捕集、封存与利用(CCUS)是实现碳减排和应对全球变暖最有效的技术方向。常用的CO_2捕集技术中,采用有机胺类化学吸收剂的水溶液捕集CO_2面临的主要技术难题是再生能耗高,如何降低能耗将直接关系到CCUS技术的未来走向。相变吸收剂在吸收CO_2时具有优异的吸收特性,而且可分离为液-液或液-固两相,其中一相富集CO_2,在降低能耗方面呈现出较大优势。通过对传统有机胺水溶液脱除CO_2工艺的能耗结构进行分析,综述了CO_2相变吸收体系在碳捕集方面的研究现状,并对相变吸收剂的研究动向和技术发展前景进行了展望:探索相变吸收剂的相变机理,解决其组成和工艺稳定性问题;开展微胶囊、极性摆动等新型吸收剂和耐热酶、固体酸等催化再生技术方面的研究。     

香梨蜂蜜酒的发酵工艺研究

以库尔勒香梨和蜂蜜为原料,对发酵型香梨蜂蜜酒的工艺条件进行了研究.结果表明:用0.1% NaCl +0.04% VC +0.1%柠檬酸钠制得的护色液浸泡梨块20 min后榨汁最不易褐变;最佳发酵工艺条件为发酵起始糖度19～21%,酵母直投用量0.4%,酒精发酵温度25℃,发酵时间约5天,制得的香梨蜂蜜酒酒精度约6%～8%(v/v),糖度约9.0%(v/v),成酒口感好,且具有较高的营养价值和保健作用.