燃料乙醇生产中先进工艺的应用

在我国推行乙醇清洁燃料,对我国的农业、能源、环保、交通等诸方面都将起到积极的推动作用。我国的酒精工业已有近一个世纪的发展历程,在全球经济一体化的大背景下,提高燃料乙醇的使用范围和利用率急需先进的工艺作为技术支撑。以发酵法生产的燃料乙醇,具有和矿物燃料相似的燃料性能,而其生产原料为生物源,是一种可再生能源。浓醪发酵是一种可以提高酒精产量,提高设备利用率,降低能耗的酒精发酵新方法。     

固定化细胞发酵—膜蒸馏耦合生产乙醇的研究

对固定化酿酒酵母细胞发酵与膜蒸馏耦合生产乙醇进行了实验研究,首先实验测定了平板蒸膜馏器的分离性能以及游离酵母细胞发酵动力学和固定化酵线细胞发酵动力学,然后将游离细胞发酵罐及固定化细胞反应器分别与平板膜蒸馏装置相耦合成膜生物反应器,对固定化细胞发酵－膜蒸馏分离乙醇耦合过程进行了研究。在游离酵母细胞发酵中,间歇培养１３ｈ发酵液中乙醇质量浓度,酵母细胞密度（单位体积发酵液内细胞个数）和葡萄糖转化率,乙醇     

木薯生料发酵生产高浓度燃料乙醇工艺研究

【目的】对木薯生料发酵生产高浓度燃料乙醇的工艺进行研究,为其工业化生产奠定基础。【方法】首先通过单因素试验确定发酵中主要影响因素的最佳水平,然后利用响应面法对主要因素的相互作用进行研究,最后对发酵温度进行梯度降温控制,以提高乙醇的产量。【结果】单因素试验确定主要影响因素的最佳水平:颗粒淀粉水解酶用量为0.8GAU/g木薯粉,底物浓度为36%(W/V),初始pH值为4.2。响应面法优化的结果:颗粒淀粉水解酶用量为0.82GAU/g木薯粉,底物浓度为37%(W/V),初始pH值为4.3。对发酵温度进行梯度降温控制,则可降低醪液残糖,提高原料转化率。在技术集成基础上,对木薯生粉发酵96h,醪液乙醇产量可达16.24%(V/V),残还原糖含量为0.29%(W/V),残总糖含量为1.81%(W/V)。与初始条件相比,乙醇产量提高25%。【结论】木薯生料发酵生产高浓度燃料乙醇,在技术集成基础上可降低能耗,节约生产成本,具有较好的工业化应用前景。     

非离子表面活性剂对丙酮丁醇梭菌发酵的影响

环境保护意识的增强和化石燃料的日益枯竭,促进了生物质能源的开发。为了解决生物丁醇燃料工业化发酵底物成本高而丁醇产量较低的问题,今探讨影响丙酮丁醇梭菌发酵产丙酮-丁醇-乙醇(ABE)溶剂的促进剂。以生物质木质纤维素的水解产物作为丙酮丁醇梭菌的发酵底物,利用非离子型表面活性剂Tween-80和聚乙二醇(PEG)6000作为丙酮丁醇梭菌的发酵促进剂。结果表明,添加Tween-80和PEG6000,降低了丙酮丁醇梭菌的比生长速率和菌体最大质量浓度,提高了发酵产物ABE的产量,从而为发酵法提高生物丁醇产量提供基础参数,也为利用木质纤维素的水解液发酵生产生物丁醇提供了基本依据。     

固定化酵母发酵生产燃料乙醇研究进展

能源是影响当今世界发展的一大重要因素。随着石油资源的日渐枯竭,寻找替代性能源成为当下一大研究热点。燃料乙醇作为一种良好的替代能源也越来越受重视。已有的研究表明,固定化酵母技术生产燃料乙醇具有相对于游离酵母发酵明显的优越性。本文综述了国内外酵母固定化技术在发酵生产燃料乙醇方面的研究进展,主要包括固定化酵母发酵生产燃料乙醇的特点、酵母固定化方法和固定化酵母生物反应器,同时列举了该技术的进一步研究方向。     

发酵蔗糖化液产乙醇菌析的选育

利用纤维生物质生产生物燃料是解决当今世界能源和环境问题的重要途径.本研究从腐烂蔗渣、酒曲、酒糟等样品中分离到一批产乙醇菌株,通过高浓度乙醇选择性培养基筛选、TTC法复筛以及发酵乙醇能力分析,筛选得到一株发酵蔗渣糖化液能力较强的菌株.通过对菌落形态观察、电镜图片分析、18S rDNA基因序列分析,确定该菌株属于酿酒酵母属,命名为Saccharomyces cerevisiae Q2-1.优化了S. cerevisiae Q2-1发酵蔗渣糖化液产乙醇条件,当起始pH为 5.5、发酵温度为30 ℃、糖化液中硫酸铵浓度为0.4%时,静置发酵60 h后,发酵率可达89.2 %,蔗渣产乙醇率ω=13.6 %.     

木薯燃料乙醇生命周期能源效率评价

利用生命周期评价理论，建立了木薯燃料乙醇生命周期能源效率评价模型．以总体能源消耗、化石燃料消耗、石油消耗、净能源产出和能源综合利用率为评价指标，对木薯燃料乙醇进行了生命周期能源效率评价．结果表明：与汽油相比，木薯燃料乙醇生命周期整体能源消耗增加22%，化石燃料消耗降低54%，石油消耗降低96％，净能源产出偏低45％，能源综合利用率偏低8％．木薯燃料乙醇是潜力巨大的绿色燃料．     

发酵工程的新技术

发酵工程,即微生物工程,是生物工程的重要组成部分,它通过大规模地培养微生物,由微生物的生长、代谢而获得预期的产物。许多传统的发酵过程都受到高浓度的抑制,即所谓终产物反馈抑制效应,其产生的原因是当微生物分解的产物连续积累到一定浓度后,菌种的繁殖和代谢就受到阻遏。为了消除这种终产物反馈抑制效应,改善微生物的调节作用,除了从菌种的选育考虑之外,另一条途径就是把发酵过程与产物的分离过程有机结合起来,在发酵的同时,不断地把产物分离出去以降低浓度,从而减少产物的抑制效应,达到提高发酵产率的目的。     

膜型生物反应器酒精发酵与分离耦合过程的动力学模型

提出了利用无机硅沸石膜组成的膜型生物反应器进行发酵和分离过程中乙醇连续发酵与渗透气化分离的耦合模式,并根据发酵和膜分离过程初步提出反应动力学模型。     

生产废水清液和二次凝水回用对燃料乙醇发酵的影响

为研究燃料乙醇生产废水回用的可行性,以燃料乙醇生产发酵过程中产生的清液和二次凝水为研究对象,分析其有机酸组成,并研究单一有机酸和经D318离子交换树脂处理前后的清液和二次凝水对酿酒酵母Saccharomyce cerevisiae NJ-2019生长和发酵生产乙醇的影响。结果显示,乙酸、乳酸、丙酸和柠檬酸是清液中的主要有机酸,乙酸和乳酸是二次凝水中的主要有机酸;乳酸和丙酸对酿酒酵母Sc.erevisiae NJ-2019的生长和发酵过程表现出显著抑制作用,其最低抑制浓度分别为7.0g/L和1.0g/L;清液和二次凝水分别直接回用时,清液对乙醇发酵过程的抑制作用更强;去除或者部分去除有机酸能使清液和二次凝水回用时的乙醇产量分别提高10.11%和9.85%。燃料乙醇发酵过程产生的清液和二次凝水具有回用的潜力,有利于实现乙醇生产过程节能减排。     

天然酵母菌利用海藻酸生成乙醇的代谢机理研究

天然酵母菌利用褐藻生成乙醇可以规避传统生物乙醇生产方法的不足,正在成为能源领域关注的热点之一,但是其代谢机理尚不明确。考察了不同碳源对季也蒙酵母(Meyerozyma guilliermondii)发酵生产乙醇的影响;通过高效液相色谱法(HPLC)和气相色谱法(GC)测定了海藻酸代谢过程中重要中间产物含量的动态变化。结果表明：季也蒙酵母可以直接利用甘露糖醛酸和古洛糖醛酸这两种单体进行乙醇发酵;在发酵过程中,中间产物丙酮酸、3-磷酸甘油醛和乙醛的浓度均呈现先增大后减小的趋势,但3-磷酸甘油醛的浓度变化较小。建立了海藻酸的代谢途径模型,并通过乙二胺四乙酸(EDTA)添加试验和镁离子浓度控制试验初步验证了该模型,推测海藻酸的代谢途径为：酵母菌产生胞外海藻酸裂解酶,将海藻酸裂解成寡聚海藻酸,随后进一步降解为低聚体;进入酵母菌细胞后,低聚体转化为糖醛酸单体等前体物质,随后转化为3-磷酸甘油醛、丙酮酸等中间产物,然后在丙酮酸脱羧酶及乙醇脱氢酶的作用下,最终生成乙醇。     

PLC 模糊PID 控制系统在培养基发酵温度控制中的应用

 为解决培养基二次发酵存在成品率低、产品同一性差、自动化水平低、能耗高及发酵隧道内温度控制的复杂性等问题,提出了基于PLC 的计算机控制系统,应用PLC 实现了计算机对发酵过程的数据采集和实时控制。该系统采用模糊PID 控制算法,其中模糊控制器和PID 调节器都通过PLC 实现,保留了PLC 控制系统抗干扰能力强、控制灵活、可靠等特点,提高了控制系统的智能化水平和精度。实际应用表明,该系统能有效控制培养基二次发酵隧道内的温度,提高设备自动化水平、产品的品质,减少人力损耗和成本。     

酿酒酵母高产菌株的木薯酒精产业化生产试验

【目的】对酿酒酵母高产菌株Ygxas-49木薯酒精产业化应用进行试验。【方法】先在200t发酵罐进行分批发酵,对该菌株的各个发酵指标进行评估,再将可行的方案进一步放大至年产12万t酒精生产线上进行生产稳定性试验,最后为考察该菌在产业化应用上的潜力,在200t发酵罐进行高浓度酒精发酵试验。【结果】200t发酵罐分批发酵结果表明:与生产对照菌株相比,酒度提高8.92%,发酵时间减少12h以上,其他发酵指标基本相同。采用该菌株生产酒精可以提高酒度,大大节约发酵时间,增加设备利用率,从而降低酒精生产成本。12万t酒精生产线稳定运行30d结果表明:与生产对照菌株相比,酒度提高5.35%,发酵时间减少10h以上,其他发酵指标基本相同。200t发酵罐高浓度酒精发酵结果:酒度为15.1%(V/V),发酵时间为56h,与目前文献报道最高生产水平(酒度13.5%,V/V;发酵时间69h)相比,酒度提高11.85%,发酵时间缩短13h。【结论】Ygxas-49菌株应用于工业化生产,各项工艺指标均显著优于国内目前最高水平,具有良好的工业化应用前景。     

暗发酵制氢代谢途径研究进展

氢能因具备高热值、燃烧产物无污染、原料来源广泛等优点成为最具潜力的新能源之一。暗发酵因不受光照限制,产氢能力强,并可以解决环境污染问题而成为研究的热点。该文主要综述了暗发酵制氢的代谢途径及其研究进展,重点阐述了产氢菌株关键酶或基因改造的最新研究成果,并对其未来的应用进行了展望。     

杀菌剂对蔗汁乙醇酵母生长和发酵性能的影响

为了解决以甘蔗为原料发酵生产燃料乙醇中出现的肠膜明串株菌（Leuconostoc mesenteroides）污染问题,在酵母的不同生长期添加不同浓度的专用杀菌剂T-9001糖菌净,研究T-9001糖菌净对酵母生长和发酵性能的影响。结果表明,在生长初期,T-9001糖菌净明显抑制酵母生长;在对数生长期,T-9001糖菌...     

基于厌氧微生物的碳链延长合成高价值化学品反应机理及研究进展：不同电子供体

近年来,世界各国对能源的需求及依赖日益剧增。与此同时,为了实现社会的可持续发展和生态系统的健康稳定,可再生能源及化学品受到了极大的关注。厌氧发酵系统可以在缓解废弃物对环境造成污染的同时生产生物燃料和化学品,逐渐成为一大研究热点。基于厌氧微生物的碳链延长生产中链脂肪酸（C₆-C₁₂）,可比制备传统厌氧发酵产品（CH₄）获得更高的附加值,而与采用传统的化工方法生成中链脂肪酸相比可节省更多成本。中链脂肪酸可以通过短链有机酸的碳链延长得到,这个过程需要电子供体和电子受体的共同参与。电子供体作为驱动碳链延长的主要动力,其种类和性质会直接影响碳链延长的途径,最终产物的类型、产量和产率。因此,本文综述了乙醇、乳酸、H₂和CO等作为电子供体的链延伸机理、主要微生物和研究现状,并给出厌氧微生物利用不同电子供体实现碳链延长制取高附加值化学品的优缺点,提出有待解决的问题和发展前景。     

甘蔗糖蜜发酵生产L-乳酸工艺条件研究

以甘蔗糖蜜作为原料,利用经诱变筛选得到的鼠李糖乳杆菌SCT-10-10-60发酵生产L-乳酸.通过设置单因素实验,研究不同初始糖蜜浓度(50％、40％、30％、20％)、不同发酵温度(30℃、37℃、42℃、47℃)、不同pH调节剂碳酸钙加入量(4％、6％、8％、10％)和氮源替代(尿素替代酵母粉)对L-乳酸产量的影响...     

基于AVR单片机的乙醇浓度在线检测仪

1：乙醇浓度是发酵生产过程中的重要控制参数,乙醇浓度的测量精度直接影响发酵过程的控制精度和发酵产品的质量。基于气液相平衡原理建立乙醇浓度的在线测量数学模型,以ATMEGA16L单片机和TGS2620半导体气敏传感器为核心,设计了乙醇浓度在线检测仪。理论和实验证明该检测仪具有通用性好、测量准确度高、性能稳定、响应速度快等特点。