渗透汽化原位分离耦合拜氏梭菌丁醇发酵的研究

以筛选得到的聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）-聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride,PVDF）复合膜为分离用膜,开展了拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii）ZL01丁醇发酵与渗透汽化原位分离耦合的研究,结果表明：分批发酵-渗透汽化原位分离耦合与分批发酵相比,初始葡萄糖质量浓度从50 g/L提高至90 g/L;在90 g/L的初始葡萄糖质量浓度下,发酵结束时发酵液和渗透液中的丁醇总产量从13.2 g/L提高到16.9 g/L,总溶剂（丙酮（acetone）、丁醇（butanol）、乙醇（ethanol）,简称ABE）产量从17.8 g/L提高到24.3 g/L,葡萄糖利用率从59.4%提高到95.7%。另外,分离过程中膜的总渗透通量平均为705 g/（m2·h）,丁醇分离因子平均为19.0;经渗透汽化分离,渗透液可直接进入下一步蒸馏阶段,其中丁醇和总溶剂ABE质量浓度分别为178 g/L和292 g/L,与分批发酵工艺中发酵液直接进入蒸馏塔相比,丁醇和总溶剂ABE质量浓度分别提高了10.9 倍和14.1 倍,可大大降低蒸馏能耗。     

超微粉碎技术在沙柳原料预处理中的应用

以沙柳为原料,研究了超微粉碎预处理技术对沙柳原料酶水解效果的影响,基于Box-Behnken实验设计,对经过超微粉碎预处理的沙柳原料,采用响应面分析法优化了超微粉碎沙柳原料稀碱预处理的工艺条件,考察了原料粒径,稀碱处理过程中碱浓度、处理时间、处理温度对原料水解的影响,并建立了工艺数学模型.通过实验得到最佳超微粉碎沙柳原料酶解的预处理条件:原料粒度(15μm)、0.79％NaOH、94.6℃、43.4min,原料的酶解率可以达到最大值.结果表明,超微粉碎预处理的沙柳原料经过稀碱预处理后可明显提高纤维素的酶水解效率,该模型为超微粉碎沙柳原料酶解工艺的进一步研究提供了依据.     

超微粉碎预处理沙柳原料酶解条件优化

研究了超微粉碎预处理技术在沙柳原料酶水解中的应用。沙柳原料经过超微粉碎处理后,通过正交实验设计优化原料的稀酸高温预处理条件,得到最佳的预处理参数为：原料粒度（15μm）、固液比1：12、温度160℃、H2SO4 0．5％、时间20min;经过预处理的沙柳原料通过混料实验设计法对纤维素酶的复配条件进行优化,得到最佳的纤维素酶系比例为：滤纸酶活（FPU）：CMC酶活（IU）：β-葡萄糖苷酶（IU）：木聚糖酶（IU）=1．52：5．35：29．55：1,该酶系比例的纤维素酶比使用单一商品纤维素酶水解效率提高了28％以上。     

丙酮丁醇生产技术进展

介绍了丙酮和丁醇的化学法生产和微生物发酵法生产及其技术进展情况,比较了这两种生产工艺的优缺点。详细介绍了微生物发酵法生产丙酮丁醇的生产工艺,并分析了微生物发酵法生产在未来的发展前景。     

丙酮丁醇梭菌发酵小麦麸皮生产丁醇

对丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)8016发酵小麦麸皮或麸皮混合其他非粮淀粉质原料生产丁醇进行了研究。实验结果表明,当初始糖浓度为55g/L时,以纯麸皮为底物,发酵终点总溶剂达到21.43g/L,丁醇13.08g/L,糖醇转化率39.57%;以麸皮混合红薯、木薯为底物,发酵终点总溶剂达到22.37g/L,丁醇13.24g/L,糖醇转化率为39.95%,均能达到传统玉米醪发酵丁醇水平。证明小麦麸皮作为一种粮食加工废弃物完全可以替代粮食用于丙酮丁醇发酵。     

紫外诱变和丁醇驯化复合选育高产丁醇菌株

本研究以Clostridium beijerinckii NCIMB 8052为出发菌株,利用紫外诱变和高丁醇环境驯化相结合的方法复合选育,最终获得一株耐丁醇的高产突变株,命名为Clostridium beijerinckii ZL01.与出发菌株8052相比,ZL01对丁醇初始浓度的耐受能力从10g/L提高到11g/L.5L发酵罐的分批发酵结果表明,丁醇的产量从10.34g/L增加为15.01g/L,提高45.16％;总溶剂从12.87g/L增加为19.55g/L,提高49.01％;发酵周期缩短4h,发酵强度从0.27g/(L·h)提高为0.44g/(L·h),遗传稳定性实验表明,该菌株连续传代20次,溶剂产量稳定,菌株无明显退化.     

木薯发酵丙酮丁醇工艺优化与放大

通过对木薯和玉米原料的成分分析,发现木薯原料中氮质量分数明显低于玉米中的氮质量分数,进一步的实验证明,木薯原料中氮质量分数低是影响产丙酮丁醇的主要原因。设计了木薯原料直接用于丙酮丁醇发酵的工艺并通过添加氮源进行优化,丙酮丁醇产量约20 g/L,与纯玉米原料相当,可节省原料成本20%以上。在5 t和50 t发酵罐上中试放大,完全可以重复小试研究结果。