先进固体发酵技术(ASSF)生产甜高粱乙醇

介绍了利用高产能源作物甜高粱生产燃料乙醇的先进固态发酵(ASSF)技术,从甜高粱茎秆保存、菌种、反应器,到固体发酵过程的数学模拟和工程放大进行了系统研究。筛选出高效产乙醇的菌种CGMCC1949,固体发酵时间低于30 h,乙醇收率高于92%;优选出贮存甜高粱茎秆的有效方法,通过抑菌处理,厌氧贮存200 d糖分损失小于5%;对固态发酵过程进行了数学模拟,设计并优化了固体发酵设备,成功进行了工程放大试验,并且基于ASPEN软件对该技术进行了技术经济评价,结果表明ASSF法生产甜高粱乙醇在技术、工程和经济上均具有充分的可行性和明显优势。     

先进固态发酵技术生产甜高粱乙醇中试研究

先进固态发酵(advanced solid state fermentation,ASSF)生产甜高粱乙醇技术与传统榨汁发酵技术相比,在生产燃料乙醇方面凸显技术优势,近期有望实现大规模商业化.以系列摇瓶实验和10L 固态发酵罐试验为基础,在内蒙巴市五原县就ASSF 法生产甜高粱乙醇中试获得成功:选取醇甜1 号和2 号甜高粱秆(可发酵糖13%~15%,wt)为原料,单批处理量1.0 ～ 1.5t,以专有高产乙醇TS-Sc-1 酵母菌和5m3 转鼓式固态发酵罐为核心,ASSF法生产燃料乙醇,直接固态发酵与蒸馏后获得30% ～ 40%(体积分数)的粗醇溶液,折算可得99.5% 的无水乙醇70 ～ 100kg,0.07 ～ 0.08g 乙醇/g 发酵料(湿基);糟渣粗蛋白含量7%,可替代"黄储"饲料.ASSF 技术外来水消耗很少,几乎无废水产生.中试结果表明:平均13.5 ～ 15.5t 甜高粱秆产1t99.5% 无水乙醇,发酵时间40 ～ 44h,可发酵糖转化率超过95%,最高97% ;无水乙醇实际收率超过90%,最高94%.     

CO2气载乙醇固态发酵分离耦合过程的初步研究

固态乙醇发酵中高浓度产物乙醇和发酵温度升高对酵母的抑制作用严重地制约了发酵的性能。本研究以固态基质材料发酵乙醇,利用发酵过程中由酵母产生的CO2作为循环载气,将载气在冷凝器中冷却分离乙醇与气体,降温后的CO2重新加压返回固态基质反应器中,及时有效的除去产物乙醇,并能使固态基质反应器的温度有一定程度的降低,解除了两者的抑制,提高了发酵效率,从而为解决大规模固体厌氧发酵温度的控制问题提供了工艺路线。     

甜高粱填充甘蔗榨期生产燃料乙醇的可行性

为了探讨在甘蔗产区种植甜高粱填充甘蔗压榨期,利用现有压榨设备生产燃料乙醇的可行性,2008年选用15个早、中、晚熟甜高粱品种在广西柳州进行了分期播种试验,从3月到9月,共播种7次,研究不同播期对茎秆产量、籽粒产量、茎秆糖锤度、叶片产量等的影响。研究表明,3～8月播种,所有参试品种均能正常生长,9月底播种,所有品种均不能正常成熟。茎秆鲜产最高的品种是Sart和PT3-S,平均单季茎秆产量分别为79.28 t/hm2和78.58 t/hm2,双季茎秆鲜产分别为157.95 t/hm2和155.25 t/hm2。从6月底开始,早熟品种开始成熟,之后,不同品种陆续成熟,一直到12月底,均有品种可以收获。年度双季乙醇产量最高产量可达9.14 t/hm2。此外,还估算了木质纤维素产量,讨论了甘蔗区发展甜高粱填充甘蔗空榨期生产燃料乙醇的可行性以及甜高粱综合利用的潜力。     

以麦秸为基质豌豆根瘤菌的压力脉动固态发酵

生物肥料的常规生产方法是经液态发酵后 ,再以固态基质吸附[1 ] 。其工艺繁琐 ,吸附时易引入大量杂菌 ,从而降低生物肥料的施用效果。而由于静止浅盘固态发酵存在着较大的氧气浓度和温度梯度[2 ,3 ] ,及易染菌等因素 ,所以利用固态发酵成功生产生物肥料的研究较少。近年来 ,固态发酵以其优于液态发酵的特点而成为人们研究的热点[4] ,但至今仍未能普遍应用于工业生产。其主要原因是固态发酵反应器在放大过程中传质、传热困难[3 ] 。Ｂａｊｒａｃｈａｒｙａ＆Ｍｕｄｇｅｔｔ[5 ] 指出 ,解决上述弊端的唯一可行的方法是对反应器中的气相进行控…     

甜高粱茎秆持汁性研究进展

甜高粱是一种新型的能源作物,其显著特点是茎秆中含有大量的水分和糖分,茎秆中水分的含量对于甜高粱的糖产量有重要影响。近年来随着植物分子生物学和大规模重测序技术的发展,对于甜高粱茎秆中持汁性的研究取得了一系列进展。综述了关于甜高粱茎秆持汁性方面的研究进展,并对今后的研究进行了展望,旨为全面了解甜高粱茎秆持汁性的调控机理以及为精准分子育种提供理论依据。     

固态发酵生产微生物脂肪酶

脂肪酶在水相和非水相中都具有催化活性,在众多工业领域应用前景十分广阔.但脂肪酶的生产成本仍然过高,限制了其在某些工业领域的大规模使用.固体发酵因具有设备比较简单、能耗低、成本低、对环境危害小、易于推广等诸多优点,已逐渐成为微生物脂肪酶生产的一个重要方式.由于能源成本的抬高和人们环保意识的加强,自上世纪90年代以来,原来一直认为技术含量较低的固态发酵技术重新受到重视并得到了快速的发展.综述了固态发酵在脂肪酶生产中的应用研究,重点介绍了固态发酵生产脂肪酶的特点、脂肪酶固态发酵的影响因素及其生物反应器.     

固态发酵生产微生物脂肪酶的研究进展

脂肪酶在水相和非水相中都具有催化活性,在众多工业领域应用前景十分广阔。但脂肪酶的生产成本仍然过高,限制了其在某些工业领域的大规模使用。固体发酵因具有设备比较简单、能耗低、成本低、对环境危害小、易于推广等诸多优点,已逐渐成为微生物脂肪酶生产的一个重要方式。由于能源成本的抬高和人们环保意识的加强,自上世纪90年代以来,原来一直认为技术含量较低的固态发酵技术重新受到重视并得到了快速的发展。综述了固态发酵在脂肪酶生产中的应用研究,重点介绍了固态发酵生产脂肪酶的特点、脂肪酶固态发酵的影响因素及其生物反应器。     

固体发酵物料可溶性糖和乙醇检测方法研究进展

发酵料中可溶性糖与乙醇含量是判断发酵进程的重要指标,开发糖和乙醇快速检测方法对发酵过程优化与控制非常重要。对于固体物料的检测,通常需要在检测前将固体物料中的糖和乙醇转移到液相。综述了固体物料中可溶性糖和乙醇的提取和定量检测方法,以及用于酒精固体发酵过程监控的近红外光谱定性与定量模型建立情况。最后,对固体物料可溶性糖和乙醇含量的检测技术与固体发酵过程监控技术提出建议。     

絮凝法固定粟酒裂殖酵母实现乙醇连续发酵过程的研究

本文利用了粟酒裂殖酵母的絮凝颗粒,依此作为固定化手段,在悬浮床生物反应器中,对淀粉糖化液进行了连续发酵的实验研究。对发酵过程中的酵母絮凝颗粒特性作了初步考察。三个月以上的不间断运转,证明该反应器操作可行可靠,酵母浓度可达40-60g(干重)／L,设备的生产强度可达20—24g(乙醇)／L．H,超过一般用载体包埋法固定化酵母的指标。悬浮床反应器由空气为驱动力,由此而供人的有限量氧提高了酵母的发酵活性和对乙醇的耐受性,可使乙醇的比生成速率提高6—8％。本文还根据连续发酵所获得实验数据分别整理出了该发酵体系的动力学方程式,它们是 对通空气情况, V=1.02S-18.2+S(1--112P) 对完全厌氧情况：V=0·943 -24.9+S-S(1-108—P)     

应用固定化酵母流化床反应器发酵甜高粱茎秆汁液制取燃料酒精的研究

应用固定化酵母细胞流化床生物反应器发酵甜高粱茎秆汁液制取燃料酒精的研究是辽宁省科委下达的重点课题。由中科院林土所和沈阳农业大学完成。能源是世界各国所关注的问题。一些先进国家和地区能源的紧张状况,严重地影响着工农业生产和人们的生活。为了缓解石油、煤和天然气等能源供应的紧张状况,必需寻觅新的能源、开发非传统的和可再生的能源,“绿色能源”引起了世界各国的普遍重视,其中最受重视的途径之一是生产被称为“绿色石油”的燃料酒精。     

裂褶菌F17固态发酵产锰过氧化物酶及其发酵动力学模型的建立

白腐真菌分泌的锰过氧化物酶是木质素降解酶系统的主要组分,对木质素解聚,纸浆和染料的脱色均有重要作用.利用裂褶菌F17在自行设计的通气托盘式反应器中,以松木屑、稻草及黄豆粉为混合营养基质进行固态发酵生产锰过氧化物酶.在自制通气托盘式反应器中,裂褶菌F17能够产生锰过氧化物酶,发酵96 h时,最高酶活力达到13.51 U/...     

串联填充管式反应系统中高浓度乙醇连续发酵

在一套由搅拌罐和管式反应器串联而成的组合式反应系统中,利用酿酒酵母进行连续发酵生产高浓度乙醇。后续管式反应器内通过装填聚氨酯颗粒和木块对酵母细胞进行吸附固定化,在乙醇抑制造成细胞活性大幅降低的情况下,通过大幅提高细胞浓度保证发酵效率,在稀释速率0.02h^-1和280g/L葡萄糖的条件下,系统的终点乙醇浓度为15.4 % (v/v)。研究表明在一定稀释速率之下,应该通过增加反应器的级数来降低稀释速率,以达到提高终点乙醇浓度,如简单地降低进料速率则可能增加整个系统所受的乙醇抑制,对提高终点乙醇浓度效果不显著。     

木质纤维素固态酶解过程强化研究进展

高糖浓度、高乙醇发酵浓度、低分离成本及低废水排放是木质纤维素乙醇工业化的必然要求,木质纤维素固态酶解能够满足这一要求。但木质纤维素固态酶解过程仍然存在一些问题,需要从关键技术上实现新突破。文章综述了固态酶解过程抑制物效应,体系流变学性质变化和物质传递效率等问题;探讨了过程强化技术,提出强化固态酶解效率的新策略;介绍了固态酶解新型反应器及中试技术平台,并展望了木质纤维素固态酶解技术发展趋势。     

微生物胞内酶(细胞)在气升式生物反应器中的大规模生产

气升式生物反应器由于周期变压和供氧特性在生产微生物胞内酶（细胞）时具有优良的性能,酶活力和稳定性的提高、发酵周期的缩短、单位能耗的降低、生产能力的提高,均显示了该反应器在传质、混合、流场特性、能耗等综合性能优越于机械搅拌发酵罐。     

樟芝固态发酵产物抗氧化性分析

本文对樟芝谷物固态发酵产物抗氧化性能及活性成分进行了研究.在所选谷物中,樟芝青稞固态发酵产物的乙醇提取物总抗氧化性最好,较未发酵青稞提高了4.02倍.通过无水乙醇50℃水浴振荡提取80 min,其总抗氧化性达到了769.60 U/g.对其抗氧化性能分析发现,樟芝青稞固态发酵乙醇提取物为6 mg/L时,对DP P H自由基、羟基自由基以及超氧阴离子的去除率分别为91.9%、51.2%、61.3%,对铁离子的螯合能力为79.5%.相对于未发酵谷物,大米、小米、玉米以及青稞的樟芝发酵产物中总酚含量均有显著的提升,其中青稞乙醇提取和水提取物中总酚含量分别提高了2.36倍和4.23倍.通过HP LC分析可知,樟芝固态发酵产物含有丰富的活性化合物,包括马来酸衍生物(Antrodin)以及泛醌类衍生物(Antroquinonol),且各组分含量较为均衡;而樟芝液态发酵菌丝体乙醇提取物中主要活性成分为马来酸衍生物,不含有泛醌类化合物.     

自絮凝酵母高浓度重复批次乙醇发酵

利用发酵性能优良的自絮凝酵母Saccharomyces cerevisiaeflo,研究开发了重复批次高浓度乙醇发酵系统,以节省下游加工过程的能耗。在终点乙醇浓度达到120g/L左右的条件下,发酵系统的乙醇生产强度达到8.2g/(L·h)。然而实验中发现,随着发酵批次的增多,自絮凝酵母沉降性能逐渐下降,从发酵液中沉降分离所需时间相应延长,导致发酵液中高浓度乙醇对酵母的毒害作用加剧,影响其发酵活性和发酵系统运行的稳定性,发酵装置运行11个批次后无法继续运行。实验结果表明,絮凝能力下降导致的酵母絮凝颗粒尺度减小是其沉降性能下降的主要原因。进一步研究发现,酵母的絮凝能力通过再培养可以恢复。在此基础上对发酵系统操作进行改进,每批发酵结束后可控采出一定比例菌体,调节系统的酵母细胞密度和乙醇生产强度以刺激酵母增殖,保持其絮凝能力。在达到相同发酵终点乙醇浓度条件下,虽然发酵系统的乙醇生产强度降低到4.0g/(L·h),但运行10d后絮凝颗粒酵母尺度趋于稳定,继续运行14d,未发现絮凝颗粒酵母尺度继续下降的现象,系统可以稳定运行。     

制造啤酒用的生物反应器技术

法国Cultor公司的日本法人代表日本一开始向日本销售用生物反应器生产无乙醇啤酒的技术。该公司的生物反应器也能用于含普通乙醇的啤酒生产,在欧洲的4个企业共设置12个点,开始运行。日本麒麟啤酒公司已开发了用生物反应器制造啤酒的技术,目前还没有商业化的动向。但在无乙醇啤酒的开发中有可能实用化生物反应器。传统的无乙醇啤酒是在酿成普通啤酒后,去除部分乙醇,一般生产成本很高,在去除乙醇时也失去芳香成分,味觉变差。Cultor公司的技术特征是控制酵母代谢,可发酵生产不含乙醇的啤酒。据说在2～5日的发酵过程中能将啤酒中的乙醇浓度调节在0.05～1％的范围。     

多级串联悬浮床反应器系统中自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵耦合废糟液直接全循环使用的研究

在一套四级串联悬浮床生物反应器系统中,以双酶法制备的玉米粉糖化液为底物,进行了废糟液全循环条件下自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵的实验研究。在实验中,每隔5 d将从末级反应器收集到的发酵液集中精馏处理,得到的废糟液直接用于玉米粉调浆制糖。系统连续运行了120d,共进行了24批次实验,数据分析表明系统达到了平衡状态。在平均发酵时间为20h条件下,发酵终点乙醇浓度平均为11.7%（V/V）,残还原糖浓度平均为7.9g/L,装置运行平稳。这些工作为自絮凝颗粒酵母乙醇发酵耦合废糟液直接全循环使用、实现污染物源头减废、清洁生产奠定了理论和实验基础。     

白果中植物甾醇的提取优化及体外释放研究

目的：优化白果中植物甾醇的提取并考察其体外释放情况。方法：以白果为原料,以乙醇为提取溶剂,使用超声波辅助提取法,在单因素试验的基础上,通过正交试验优化了白果中植物甾醇的提取工艺,进一步通过体外模拟消化试验,分析了添加油脂、热处理方式、物料粉碎程度对甾醇体外释放的影响。结果：超声时间、料液比、超声功率均影响甾醇的提取率。超声功率对提取率具有显著影响,最佳工艺为超声时间6 min、料液比1∶15 g/mL、超声功率350W,此时可得最大甾醇提取率为0.878 mg/（g·dw）。体外模拟消化试验证明,添加油脂、热处理方式、物料粉碎程度均对植物甾醇的体外释放具有显著影响,当使用微波加热处理时,甾醇的释放情况最佳。