陶瓷载体固定化酵母发酵动力学研究

固定化细胞和固定化酶一样,作为固液两相的非均相催化反应系统,其反应速度无疑受到内外扩散的影响。世界各国的化学工程学者在固定化酶反应动力学方面研究得较多,固定化细胞反应动力学研究虽有些报道,但主要集中在以海藻酸钙为载体的固定化系统,且载体形状为球形颗粒。对于其他材料的不同形状颗粒载体的固定化细胞动力学研究报道较少。陶瓷作为固定化细胞载体是我们研究的一种固定化细胞的新型载体,在机械强度,孔径大小,细胞与之结合牢固度及其稳定活性,再生性能方面有其特有的优越性^[10]。为了给在生产实践中使用这种新型载体提供理论依据,本文采用球型陶瓷和拉西环陶瓷为载体固定化酵母,对它们的发酵动力学进行了比较研究。     

红螺菌(Rhodospirillum sp.)的生长及其饥饿存活的研究

红螺菌（Ｒｈｏｄｏｐｉｒｉｌｌｕｍ ｓｐ．）是在多种不同生境中广泛存在的光合细菌中的一类,它在水产养殖上也得到了广泛应用。报道了不同生长阶段红螺菌在饥饿环境中的存添能力。红螺菌在饥饿环境中的存活能力提高。分批培养过程中,同时测定红螺菌数和可培养活菌数的变化表明,静止期生长期后的红螺菌难以在固体培养基上形成菌落,进入非可培养状态,进入非可培养状态的红螺菌经复苏培养后仍可恢复在固体培养基上形成菌落的能     

固定化光合细菌产氢过程的基质利用动力学

研究了固定化荚膜红假单胞菌386、红假单胞菌D两菌株产氢过程基质利用的动力学特性。基质利用与产氢过程以不同的速率进行．琼脂包埋固定化细胞的产氢能力高于海藻酸钙固定化细胞,但最大产氢活性的进程迟于后者。固定化D菌株利用葡萄糖的动力学遵循一级反应,其反应常数K值为1．2×10　2h-1。宏观动力学分析表明,利用基质的产氢过程属于反应控制,扩散传质过程不构成控速步骤。386和D两个菌株固定化细胞生物反应器连续产氢系统,在以乳酸作基质时．平均产氢量分别可达到0．659L／d和0．457L／d,容积(液相)产氢率接近1．OL／L·d。     

光合细菌固定化技术及其应用研究进展

光合细菌是地球上出现最早,且自然界中普遍存在的一种具有原始光能合成体系的原核生物,是处于厌氧环境中可以进行不放氧光合作用的细菌总称。近年来,随着经济的发展与科技进步,光合细菌已被广泛应用到社会生产生活的各个领域。本文总结了光合细菌固定化技术使用的材料和方法,对光合细菌固定化技术在废水处理、生物制氢等方面的应用进行了深入探讨。     

微球载体固定化纤维素酶的反应动力学模型研究

建立了固定化纤维素酶的反应动力学模型,该模型以米氏方程为基础并考虑了产物竞争性抑制的影响。在此模型的基础上进行模拟,系统研究了产物竞争性抑制、内扩散限制、溶液中的宏观底物浓度、载体大小等因素对球形载体内部的底物、产物浓度分布和效率因子的影响。产物竞争性抑制的存在将增加载体颗粒内的底物浓度,对效率因子的影响较小。底物内扩散系数或者反应体系中底物浓度增大时,载体颗粒内的底物浓度和效率因子都将增大。载体粒径增大,载体颗粒内的底物浓度和效率因子均减小。     

利用纤维床反应器固定化发酵生产丙酸

构建了一种纤维床反应器(FBB), 并将其应用于丙酸的生产。将棉纤维绕成桶状, 固定于反应器中, 即可用于丙酸固定化发酵。以40 g/L的葡萄糖为碳源, 与游离细胞相比, 利用FBB生产丙酸, 丙酸产量由14.58 g/L提高至20.41 g/L, 发酵时间由120 h缩短至60 h。研究了不同糖浓度条件下FBB生产丙酸情况, 并将补料策略应用于丙酸发酵中。结果表明: 补料发酵能够有效改善Propionibacterium freudenreichii CCTCC M207015在高糖条件下丙酸对葡萄糖转化率较低、副产物较多的问题。经补料发酵280 h, 丙酸产量达45.91 g/L, 丙酸质量约占有机酸总质量比例为72.31%。     

复合固定化光合细菌及其处理养鱼水的效果

利用海藻酸钠和沸石,将含有球形红假单胞菌、荚膜红假单胞菌、沼泽红假单胞菌、万尼氏红微菌等菌体的复合光合细菌固定化,研究其对养鱼水的氮磷去除效果.比较了两种不同包埋材料固定化光合细菌处理养鱼废水的效果,对固定化光合细菌去除废水中氮磷的工艺条件进行了优化、并通过生物反应器连续处理养鱼水分析了处理后水质的效果.通过2 种固定化工艺的比较,确定了2 %沸石+2 %海藻酸钠(CA )的凝胶剂组合作为固定材料,其颗粒内生物活性最高.复合固定化光合细菌处理养鱼水的最佳条件为:厌氧光照条件下,颗粒粒径3 mm ,包埋比1 :5 ,颗粒投加量5 mg·L-1 ,4d 后养鱼水中NH4+-N 、PO43-和CODMn 的去除率分别为74.4%、84.26%、78.92%.此外,通过连续试验可以看出,固定化光合细菌具有明显的去除氨氮、磷酸盐的作用,其在净化养鱼水质方面具有非常明显的优越性.     

利用纤维床反应器固定化发酵生产丙酸

构建了一种纤维床反应器(FBB), 并将其应用于丙酸的生产。将棉纤维绕成桶状, 固定于反应器中, 即可用于丙酸固定化发酵。以40 g/L的葡萄糖为碳源, 与游离细胞相比, 利用FBB生产丙酸, 丙酸产量由14.58 g/L提高至20.41 g/L, 发酵时间由120 h缩短至60 h。研究了不同糖浓度条件下FBB生产丙酸情况, 并将补料策略应用于丙酸发酵中。结果表明: 补料发酵能够有效改善Propionibacterium freudenreichii CCTCC M207015在高糖条件下丙酸对葡萄糖转化率较低、副产物较多的问题。经补料发酵280 h, 丙酸产量达45.91 g/L, 丙酸质量约占有机酸总质量比例为72.31%。     

蛹虫草菌胞外多糖发酵及其发酵动力学

蛹虫草菌(Cordyceps militaris)胞外多糖(EPS)的发酵过程和发酵动力学进行了研究。基于Logitic方程和Luedeking-Piret方程,得到了描述发酵过程的动力学数学模型和模型参数,同时对实验数据与模型进行了验证比较。模型计算与实验结果拟合良好,模型正确地反应了蛹虫草菌胞外多糖的发酵过程及其动力学机制。     

光合细菌的分离、鉴定和固定化及其在净化鱼池水质中的应用研究

本文报告了光合细菌的分离、鉴定及固定在载体ＰＶＡ上,用于鲤鱼育苗池中净化水质的研究结果。并验分别用固定化光合细菌、游离光合细菌和对照三组,在三个鱼池中分别放养７００尾鱼苗,每５日测鱼池水中氨态氮一次,共测６次,其结果表明,应用固定化光合细菌的鱼池、氨的去除率高达９０％以上,有明显净化鱼池水质的作用,从而有利于鱼苗的生长。     

谷氨酸发酵的动力学模型

本文利用实验所得数据对文献报道的有关谷氨酸发酵动力学模型逐一进行了模拟和比较分析,选出一组与实验数据拟合较好,而且是在一定理论下推导出来的模型。     

木醋杆菌M12静态发酵生产细菌纤维素的动力学模型的建立

对静态发酵生产细菌纤维素的动力学模型进行了研究。初步建立了细菌纤维素静态发酵生产的动力学模型。     

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/...     

膜生物反应器连续发酵法制取甲醇及其发酵动力学初探

采用膜生物反应器系统连续发酵制取甲醇能够及时分离产物,有效抑制甲醇对细胞的毒副作用,因此延长稳定期产甲醇的时间以提高产量。本文对比间歇发酵,研究了不同稀释率0．05h^-1～0．13h^-1下连续发酵的甲醇生成和甲烷氧化菌株Methylomonas．QJ16生长状况,并且初步探讨了该菌株的生长、甲醇形成的动力学特性。结果表明,稀释率为0．1h^-1时,菌体积累和甲醇的体积产率均较高,最长连续发酵持续时间为300h左右;描述连续发酵过程的动力学模型,菌体生长和产物合成的曲线拟合优度分别为0．991、0．994,基本反映了该甲烷氧化菌株连续发酵过程的动力学特征。     

固定化细胞的混合糖连续发酵动力学模型

利用固定化啤酒酵母和固定化毕赤酵母在两个串联的固定床内连续发酵由葡萄糖和木糖组成的混合糖制取酒精的过程,建立了连续发酵的非结构动力学模型。该模型以带抑制项的米氏动力学方程为酶动力学基础,考虑了抑制物抑制、底物抑制、轴向弥散及膜传质等因素。成功地引入了一个综合考虑颗粒相内外传质的总有效因子简化模型的计算,并取得了较为满意的仿真结果。     

深红红螺菌吸氢酶缺失突变株在管式光合反应器中的产氢

本研究设计了一种2 L分体式管式光合反应器, 并研究了深红红螺菌(Rhodospirillum rubrum)吸氢酶缺失突变株在该反应器中分别利用人工光源(持续光照与光暗交替)和自然光的产氢规律。结果表明在人工光照条件下R. rubrum的产氢可维持5 d, 持续光照和光暗交替条件下(12 h: 12 h)的氢产量可分别达到5752 mL/PBR ± 158 mL/PBR和5012 mL/PBR ± 202 mL/PBR; 自然光条件下, 最适产氢光照强度为30000 Lux~40000 Lux; 在此光照条件下, R. rubrum产氢可维持6 d~ 10 d, 最高氢产量可达到2800 mL/PBR。尽管利用自然光的氢产量比利用人工光源氢产量低, 但是利用自然光的产氢比较经济, 并且该光合产氢系统操作简单, 该工艺有望开发为低成本的光合细菌产氢技术。     

甲醇产纤维素菌株的静态发酵动力学研究

目的:为实现甲醇资源化产细菌纤维素发酵过程的优化,研究纤维素生产菌株一木醋杆菌(Gluconacetobacter χγlinus)的静态发酵动力学特性.方法:将木醋杆菌接入甲醇浓度分别为2.7%和4.5%的培养基中驯化,根据Logistic方程和LuedekingPiret方程,研究周期为13d的静态发酵动力学过程.结果:确定静态发酵过程的菌体生长、细菌纤维素合成、底物消耗的动力学参数,得到动力学方程,拟合试验值与模型值,得到甲醇模拟废水培养基平均拟合误差为16%,略高于基础培养基的14%.结论:利用甲醇产纤维索的模型方程可预测菌浓、产物浓度及底物消耗规律,实现静态发酵过程的优化.     

固定化酵母酒精生成动力学及其数学模型

本文采用解析法对海藻酸钙为载体,以葡萄糖为底物进行酒精连续发酵的管式反应器内所呈现的固定化K字酵母酒精发酵动力学进行了较为系统的研究,建立了由6个方程组成的酒精生成动力学数学模型,并对此模型进行了应用方面的研究。结果表明：此动力学呈现葡萄糖的反竞争性和酒精非竞争性联合抑制的不可逆特征,其数学模型在所涉及的参数拟合及分别在不同反应器和浓度扩展时的发酵过程所进行的实际校验中,最大的算术平均百分误差为13．8l％,在薯干糖化液的发酵动力学应用中,具有平均差为8．28％之良好预测精度,同时,通过模型中参数式计算得葡萄糖抑制的浓度范围为130—450g／L,而酒精抑制的浓度范围是3．07—16．45％(v／v)。     

十三碳二元酸发酵过程菌体生长期动力学模型及其应用

介绍了由十三碳烷烃生产十三碳二元酸的发酵过程,对其中的菌体生长期的代谢过程进行了分析。提出了以CO₂释放率判断菌体生长状况的方法,据此可确定进入产酸期的最佳时间．建立了菌体生长期底物消耗及菌体生长的动力学模型,对模型参数进行了回归估值。并对菌体生长期进行了拟合。结果表明,模型的计算值和实测值吻合得较好,平均相对偏差为2．4％。利用所建模型对菌体生长期进行多种操作条件下的模拟计算,结果表明,提高蔗糖浓度及初始菌体浓度均能显著地提高菌体生长期结束时的菌体浓度。