固定化酵母-膜生物反应器连续发酵生产乙醇的研究

对固定化酿酒活性干酵母-硅橡胶膜生物反应器连续发酵生产乙醇进行了实验研究。对固定化酵母和游离酵母的发酵能力进行了比较,实验研究了系统在长期运行过程中的发酵反应动力学参数和膜传质动力学参数等基本性能。结果表明,酵母细胞固定化后,其发酵速度有明显提高;膜渗透汽化分离产物乙醇使发酵反应能够长时间连续稳定地进行,葡萄糖消耗率和乙醇体积产率都较间歇发酵有明显的提高;在连续运行中,发酵液中葡萄糖浓度控制在20～50g/L的范围内,乙醇体积产率为4.0g/（L·h）,罐内乙醇浓度基本保持在45g/L左右,固定化酵母浓度维持在1.05×10^10～2.15×10^10个/克胶,发酵液中游离酵母浓度维持在0.02×10^10～0.098×10^10个/mL,膜的渗透通量和分离因子分别为300～500g/（m^2·h）和3.6～7.2;实验系统连续运行了294h,收得渗透冷凝液4841.7g,平均质量分数为21.3%。     

硅溶胶补强PDMS-PA复合膜的性能

以疏水纳米二氧化硅溶胶作硅橡胶的补强材料,制成了硅橡胶-聚酰胺(PDMS-PA)复合膜;用扫描电镜观察了其断面形态,考察了复合膜对醇-水溶液的渗透蒸发分离效果及耐用性,并与气相法白炭黑补强PDMS-PA复合膜进行了比较.结果表明,与气相法白炭黑补强PDMS-PA复合膜相比,硅溶胶补强的PDMS-PA复合膜的PDMS皮层和PA支撑层之间的结合更紧密,但分离因子和渗透通量下降.在相同条件下进行醇-水分离实验后,气相法白炭黑补强PDMS-PA复合膜出现PDMS皮层与PA支撑层分离现象;而硅溶胶补强PDMS-PA复合膜的PDMS皮层与PA支撑层结合完好.表明用硅溶胶作107硅橡胶的补强填料时能在PDMS-PA复合膜的渗透汽化性能略有下降的情况下改善PDMS皮层与PA支撑层之间的结合,提高复合膜的耐用性,使其具有工业使用价值.     

助滤剂特性的理论分析与研究

Pressure filtration and filter aids should be adopted in filtration of high-viscosity molten chemical fiber containing foreign materials and gel particles. Theoretical analysis and argumentations on manners of assisted filtration and specific requirements of filter aids are performed. Measurement and comparison on properties of several filter aids are also carried out, conclusions and suggestions are put forward.     

用于中药生产中沉降分离设备选型的探讨

针对中药生产中采用重力沉降、离心沉降进行固液分离的条件与可能性进行了讨论。以某中药药液为例，根据药液的特性，对分别采用重力沉降槽、旋液分离器和沉降离心机进行沉降时的沉降速度与时间进行了计算与分析，同时进行了实验测定对比，并分别对其优缺点进行了评述，提出了针对中药药液采用不同沉降分离方法与设备的看法。     

硅橡胶膜生物反应器生物转化制备香草醛

在硅橡胶膜生物反应器(SRMBR)系统中用丁香油为原料和大豆酯氧化酶(SBLOX)为催化剂,进行了生物转化制备香草醛的实验研究.与摇瓶发酵实验相比,在SRMBR中的发酵由于硅橡胶膜的渗透萃取即时分离,在很大程度上消除了产物香草醛的氧化损失和酶的产物抑制,原料丁香油转化率从0.038%提高到1.01%.高效液相色谱(HPLC)分析表明,香草醛在膜下游萃取液中的最高质量浓度达到了121.53 mg/L,远高于摇瓶实验的8.14 mg/L,香草醛的峰面积比为70.08%.又在反应器中加入活性炭吸附剂,使转化率进一步提高到1.14%,膜下游萃取液最高质量浓度为140.27 mg/L,香草醛的峰面积比达到93.53%.     

细胞固定化与硅橡胶膜渗透汽化分离耦合连续发酵制造乙醇

将硅橡胶膜(PDMS)渗透汽化分离与酵母细胞固定床耦合构成连续发酵系统,进行了乙醇发酵实验.发酵操作连续进行了378.5h,发酵液内的乙醇质量浓度最高达到了70g/L,启动PDMS膜分离后,降低并维持在50g/L左右;实验得到固定化颗粒和发酵液内的最高细胞浓度分别为1.76×1010个/g和9.8×108个/mL;乙醇体积产率3.67g/L·h,为游离连续发酵的2.1倍,葡萄糖消耗速率11.05g/L·h,为游离连续发酵的2.5倍;膜总通量400～690g/Cm2·h,乙醇通量为80～190g/m2·h,分离因子2.5～7.2,下游产品的平均质量浓度191.57g/L.     

乙醇连续发酵-渗透汽化耦合系统发酵动力学研究

利用自制硅橡胶平板复合膜构造乙醇连续发酵-渗透汽化耦合系统,研究了系统长期运行中发酵反应动力学问题,并分析了连续发酵过程中细胞比生长率的变化。系统稳定运行了269h。由于渗透汽化的进行,发酵液中乙醇浓度控制在35—45g·L-1,酿酒酵母浓度维持在20—25g·L-1,在发酵与渗透汽化耦合阶段,乙醇产率达到3.4g·h-1L-1,是间歇发酵时的4.5倍。乙醇得率系数为0.46,乙醇的转化率达到91%。膜下游冷凝收集液的浓度可达28.2—16.5%(wt),总渗透通量达到1226—707g·m-2h-1,乙醇渗透通量为293—117g·m-2h-1,分离因子为8.5—4.9。     

中药现代化生产中复合过滤技术的研究

为提高中药产品药液的分离精度、纯度和有效成分,根据中药生产中药源的特点,分析了药液中存在物质的形态、性质的不同带来的过滤分离特性与难点,提出了具有选择性吸附和机械截留相结合的复合过滤技术,探讨了复合过滤机理。通过将机械截留的过滤过程与具有选择性滤材的吸附过程相结合,进行了中药药液中蛋白质的吸附与复合过滤试验,除去胶状物质、聚集物、非目的蛋白、脂类和小颗粒,同时使目的产品能顺利通过,为复合过滤技术在中药的过滤与分离中的应用提供实验数据和应用依据。