固定化生长酵母连续生产酒精的研究

采用固定化生长细胞方法,以柱式生物反应器连续发酵甜菜糖蜜酒精。酒精能力为39.45g/L凝胶/h,停留时间1.8小时。生物反应器具有良好的稳定性,连续工作50天,发酵醪酒精含量在8.5％(v/v)以上。系统研究了最适固定化条件,用L_(16)(4~5)正交试验确定了最佳发酵条件。     

固定化增殖酵母10m^3生物反应器连续生产酒精的研究

将经过驯化的酒精酵母,用海藻酸钙凝胶包埋法固定化,再用硫酸钴处理。在形成的凝胶中含有微量的甾醇和不饱和脂肪酸,以提高细胞的存活率。反应器系统由三个１０ｍ３稍加改造的普通发酵罐组成。用经过酸化处理的甜菜糖蜜为原料,采用逐步提高糖浓度的方法连续生产高浓度酒精,酒精含量为１０％（Ｖ／Ｖ）以上。发酵过程中通入微量无菌空气。酒精生产能力为５１．７５ｋｇ／ｍ３凝胶·ｈ－１,停留时间为１．８ｈ。反应器内形成的大量ＣＯ２通畅排出。反应器具有良好的操作稳定性。反应器容积生产强度为８．３ｋｇ／ｍ３·ｈ     

纤维凝胶固定化增殖酵母连续生产酒精的研究

本文比较了纤维胶固定增殖酵母与海藻酸钙凝胶球、纤维海藻酸铝凝胶与纤维海藻酸钙凝胶、以及不同厚度的纤维凝胶固定化增殖酵母的发酵结果。重点进行了纤维凝胶固定化增殖酵母连续生产酒精试验。采用１．１Ｌ柱式生物反应器,ＣＯ２排出通畅,停留时间为４小时,成熟醪中酒精含量为１０．１－１１．０％（Ｖ／Ｖ）,平均为１０．５５％,酒精生产能力为９．４ｇ／Ｌ．ｈ,总糖利用率为９４．５％。     

固定化酵母细胞工业性生产糖蜜酒精的研究

使用一种耐腐蚀的蓬松型化纤质新型载体,结合低浓度海藻酸钙凝胶的包埋作用,进行酵母活细胞的联合固定化。建立起6.5m~3×4规模的发酵系统,载体的投入量为8％(V/V),并使之均匀地相对固定于发酵罐内。流加单浓度稀糖蜜,在工业生产环境下连续运作生产酒精,其中,发酵产酒99天,正常条件下的发酵周期为12h,单位发酵体积的乙醇生产能力平均为6.21g/L·h。成熟醪液乙醇含量平均为9.44％(V/V),转化率为93.7％。     

酒精酵母在连续发酵中的振荡行为研究

初步分析酒精酵母在连续发酵中的振荡行为的产生条件及产生机理。通过改变稀释率、pH值、溶氧和进料葡萄糖浓度等条件 ,观察不同操作条件对酒精酵母菌生长和代谢行为的影响。在 10～ 15 g/L的较低葡萄糖浓度 ,0 .10～ 0 .2 0h-1的较低稀释率 ,以及 70 %左右的适度的溶氧浓度等发酵条件下 ,酒精酵母会出现同步的代谢振荡现象。一定条件下 ,菌体浓度处于振荡状态 ,残余葡萄糖浓度不可测或在很低水平振荡 ,这些发现预示着控制机制的新发展。     

海藻酸铝固定化酵母生产高浓度酒精的研究

以海藻酸铝凝胶代替海藻酸钙,可使固定化酵母使用寿命显著延长,其海藻酸铝凝胶耐磷酸盐能力比海藻酸钙凝胶提高六倍以上。用海藻酸铝固定化增殖酵母进行分批发酵酒精,成熟醪中酒精含量由３．５％－９．０％（Ｖ／Ｖ）提高到１１．０％（Ｖ／Ｖ）左右。在１．１Ｌ的两个多层生物反应器中,装入海藻酸铝固定化增殖酵母,采用逐步提高糖浓度方法,进行连续发酵,成熟醪接收器中酒精浓度平均为１０．３％（Ｖ／Ｖ）,总糖利用率为９２．４％。     

固定化酵母发酵糖化醪生产酒精及其动力学研究

以糖化醪为底物,对其增殖固定化酵母和固定化连续酒精发酵的特征进行了研究。根据实验数据,通过拟合,得出了在此条件下较佳的发酵动力学模型及其动力学参数。     

Continuous ATP Regeneration Using Immobilized Yeast Cells

Arthrobacter simplex was screened as an α-keto-δ-guanidinovalerate (ketoarginine) assimilating organism. A characteristic feature was its growth on ketoarginine as a carbon source; it began to grow after an extremely long lag. Its growth was stimulated by addition of 0.02% yeast extract to the medium.

The results indicated the transamination of arginine-α-ketoglutarate (α-KGA) and the hydrolyzing reaction of ketoarginine into α-keto-δ-aminovalerate and urea. Two intermediates, ketoarginine and α-keto-δ-aminovalerate, were isolated and identified by various procedures. Coupling of the two reactions was demonstrated in cell-free extracts of arginine-grown cells; ketoarginine formed from arginine by transamination with α-KGA was hydrolyzed directly to α-keto-δ-aminovalerate and urea. The metabolic routes of arginine in microorganisms were discussed.     

自絮凝颗粒酵母乙醇连续发酵耦合酵母回用工艺的研究

模拟现有酒精发酵行业普遍采用的多级发酵罐串联系统,建立了一套由三级串联操作的搅拌式发酵罐和两个沉降罐组成的反应器系统,以脱胚脱皮玉米粉双酶法制备的糖化液为发酵底物,培养基初始还原糖浓度为220g/L,添加(NH4)2HPO41.5g/L和KH2PO42.5g/L,以0.057h-1的恒定稀释速率流加,将自沉降浓缩后的酵母乳先后经活化和不活化两种方式处理并循环至第一级发酵罐,系统在两种操作条件下分别达到了拟稳态。实验结果表明活化处理对改善发酵工艺技术指标方面发挥了显著的作用,发酵终点乙醇浓度达到101g/L,还原糖和残总糖分别在3.2和7.7g/L左右,发酵系统的设备生产强度指标为5.77g/(L.h),与无酵母回用的搅拌式反应器系统中自絮凝颗粒酵母乙醇发酵工艺相比,提高了70%。     

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。     

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。     

自絮凝酵母SPSC01在组合反应器系统中酒精连续发酵的研究

建立了一套由四级磁力搅拌发酵罐串联组成、总有效容积4000mL的小型组合生物反应器系统 ,其中一级罐作为种子培养罐。以脱胚脱皮玉米粉双酶法制备的糖化液为种子培养基和发酵底物 ,进行了自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵的研究。种子罐培养基还原糖浓度为100g L ,添加 (NH₄)₂HPO₄ 和KH₂PO₄ 各 20g L ,以0.017h^-1 的恒定稀释速率流加 ,并溢流至后续酒精发酵系统。发酵底物初始还原糖浓度 220g/L ,添加 (NH₄)₂HPO₄ 15g/L和KH₂PO₄2 5g/L ,流加至第一级发酵罐 ,稀释速率分别为 0.017、0.025、0.033、0.040和0.05 0h^-1。实验数据表明 ,自絮凝颗粒酵母在各发酵罐中呈部分固定化状态 ,在稀释速率0.040h^-1 条件下 ,发酵系统呈一定的振荡行为 ,其他四个稀释速率实验组均能够达拟稳态。当稀释速率不超过 0 0 33h^-1 ,流出末级发酵罐的发酵液中酒精浓度可以达到 12 % (V/V)以上 ,残还原糖和残总糖分别在 0 11%和 0 35 % h^-1,流出末级发酵罐的发酵液中酒精浓度可以达到12%（V/V）以上,残还原糖和残总糖分别在0.11%和0.35%（W/V）以下。在稀释速率为0.033h^-1时,计算发酵系统酒精的设备生产强度指标为3.32（g·L^-1·h^-1）,与游离酵母细胞传统酒精发酵工艺相比,增加约1倍。     

膜片状填料固定化酵母薯干酒精发酵生物反应器的研究

针对以薯干为原料固定化酵母带渣酒精发酵的特点,研制了一种新型的容积为1m~3的膜片状填充床生物反应器,并历时半年多考察了该反应器的操作稳定性,得出较佳的发酵周期和醪液循环量等.实验结果表明:膜片状填充床固定化酵母生物反应器的酒精发酵速率远大于传统式发酵罐;其淀粉利用率可达91～92%,乙醇生产能力可达9.5kg EtOH/m~3·h.     

利用固定化细胞连续发酵生产酸牛奶

本文报道了利用固定化技术连续发酵生产酸牛奶的方法。对单菌种与双菌种固定化、最适发酵温度和pH、发酵时间、固定化方式等进行了研究,得出了在实验室条件下,连续发酵生产酸牛奶的最佳技术条件。与传统的间歇生产工艺相比,可简化菌种制备过程,反复利用乳酸菌种,充分利用发酵酸化设备、便于自动化控制等优点。作者尚未见国内外利用固定化技术连续生产酸牛奶的报道。     

絮凝酵母颗粒悬浮床反应器中试及酒精连续发酵工艺的研究

在小型悬浮床反应器研究絮凝颗粒酵母酒精连续发酵工艺的基础上,建立了单釜反应器有效容积0．5m³、二级串联的中试装置。以淀粉糖化液为底物,考察了悬浮床反应器由小试到中试的放大效应,提出了该反应器工业放大时对危险截面表观气速应加以限制的原则,以保证絮凝酵母颗粒不被剪切破坏。进而在平均稀释率为0．10h^-1的条件下．中试装置稳定运转一个月,获得终点发酵液中酒精浓度80～85g／L,残糖低于5.0g／L,设备平均生产酒精8．4g／L·h的结果。