ORP调控对葡萄糖和果糖混合底物丁醇发酵的影响

采用氧化还原电位(oxidoreduction potential,ORP)调控以模拟菊芋块茎酸解液(葡萄糖和果糖混合糖)为底物进行的丙酮丁醇发酵过程,能够有效控制"酸崩溃"现象的发生。已通过实验确定最佳调控策略为控制整个发酵过程的ORP不低于-460mV。本研究在最佳调控策略下,发酵终点丁醇浓度从3.39g/L提高到11.65g/L,残糖浓度从30.82g/L降低到1.38g/L。对比ORP调控组和对照组发现,ORP调控能够改变发酵过程中细胞内还原力水平,能量状态和代谢流向,因此ORP调控能有效防止"酸崩溃"现象发生,调节菌体生长和溶剂产量。ORP调控策略应用于以葡萄糖和果糖混合糖为底物的丁醇发酵具有操作可行性,是一种简便而有效的工艺优化手段。     

聚偏氟乙烯/聚二甲基硅氧烷渗透气化膜在丁醇分离中的应用

通过相转化法制备PVDF多孔支撑膜,在其上涂覆致密的PDMS分离层制备得到PVDF/PDMS复合膜,用于丁醇的分离纯化。以丁醇水溶液为原料液,流速为1.6 L·min-1,丁醇浓度为15 g·L-1,温度为37℃时,PVDF/PDMS复合膜的总通量为158.2 g·m-2·h-1,分离因子为17.3。向丁醇水溶液中按丁醇:丙酮:乙醇比例为6:3:1添加丙酮和乙醇模拟发酵液,PVDF/PDMS复合膜的总通量升高到189.5 g·m-2·h-1,分离因子降低到14.8。进一步考察了以丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵液为原料液的渗透气化膜分离性能,发酵液中不存在菌体时,PVDF/PDMS复合膜的总通量和分离因子分别为120.2 g·m-2·h-1和19.7,而菌体存在时,复合膜的总通量和分离因子分别为122.1 g·m-2·h-1和16.7。与PDMS均质膜相比,PVDF/PDMS复合膜在丁醇分离过程中的分离性能有了显著的提升,具有潜在的应用价值。     

槽式太阳能直接蒸汽发生系统的热力特性研究

  [目的]  研究典型的槽式直接蒸汽循环系统的热力性能,给出该系统的结构组成和主要性能参数。针对DSG系统的两相区复杂的换热问题,结合两相区的实际流型,考虑分层现象对实际换热过程的影响,更加准确地对两相区的换热过程进行模拟研究。  [方法]  基于槽式集热器内的流动型态,建立槽式集热两相区内的传热模型,利用Matlab编程,针对槽式集热器内的DSG过程进行模拟。  [结果]  揭示了DSG技术沿着管长方向的换热特性变化规律,分层现象大约出现在两相流区域干度为0.7～0.8之间的位置,分层现象的出现降低了管内工质与金属管管壁之间的对流换热系数,减弱了换热效果。  [结论]  该研究为DSG电站的设计和运行提供了参考依据,验证了DSG集热场的最佳布置方式为再循环式。     

瞬间弹射蒸汽爆破增强离子液体对水稻秸秆的预处理效果

选取具有不同组分分离效果的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)和1-乙基-3-甲基咪唑氯盐([Emim]Cl), 并联用瞬间弹射蒸汽爆破(instant catapult steam explosion, ICSE)对水稻秸秆进行预处理。离子液体导致了组分的重排, 使纤维素更多地暴露于物料表面, 同时减弱了木质素对纤维素紧密交联的程度。ICSE的使用提升了离子液体的预处理效果, 酶解糖收率比单纯使用离子液体升高了14.83%([Emim]Ac)和13.14%([Emim]Cl), 其中ICSE联用[Emim]Ac的糖收率最高达97.00%。采用扫描电镜(SEM)和热重分析仪(TGA)进行物料结构分析, 证实了ICSE联用离子液体有助于破坏物料的致密结构, 增加无定形区, 从而提高酶解糖收率。     

里氏木霉Rut-C30产纤维素酶培养基优化及其酶解特性

以廉价的工业纤维素诱导里氏木霉Rut-C30产纤维素酶,并对液体深层发酵培养基进行优化,采用响应面中心组合设计,以滤纸酶活为响应值,考察工业纤维素、麦麸、大豆粉浓度对纤维素酶活的影响. 结果表明,优化后的培养基组成为：工业纤维素35.62 g/L、麦麸19.37 g/L、大豆粉38.49 g/L,该条件下滤纸酶活达9.13 IU/mL,比优化前提高了72.26%,葡萄糖苷酶酶活提高了80.39%. 在121℃下用2% NaOH对玉米秸秆预处理45 min,物料中纤维素含量达64.94%,用该粗酶液酶解后酶解得率为94.68%.     

氧化还原电位调控混合糖为底物的丁醇发酵

控制丁醇发酵过程中的氧化还原电位（oxidoreduction potential, ORP）能够大幅提高丁醇产量和果糖利用率,并降低终点有机酸浓度。实验考察了以葡萄糖和果糖混合糖为底物,通过泵入无菌空气控制ORP分别不低于-490、-460、-430及-400 mV丁醇发酵情况。其中,控制ORP不低于-460 mV时,丁醇和总溶剂产量分别达到13.19 g·L^-1及19.71 g·L^-1,相对于不控制ORP的丁醇自然发酵分别提高了139.38%及117.07%,残糖浓度降低至3.20 g·L^-1,糖利用率高达94.18%。该调控策略有效地解决了以葡萄糖和果糖混合糖为底物的丁醇发酵过程中存在的残糖浓度高、丁醇产量低的问题。     

管式空气吸热器规格设计及其换热能力计算

设计了塔式太阳能热发电用2520钢管式空气吸热器。依据材料属性对吸热器进行材料选型设计;依据材料许用应力设计研究计算管式吸热器壁厚;依据流体传热学研究设计空气吸热器的管径规格。结果表明,壁厚为2mm可满足设计需要;空气吸热器管径越细小,壁厚温度越低,换热能力越强;管径较理想设计尺寸为6~10mm。     

Improved Ethanol Production from Xylose by Candida shehatae Induced by Dielectric Barrier Discharge Air Plasma

Xylose fermentation is essential for ethanol production from lignocellulosic biomass. Exposure of the xylose-fermenting yeast Candida shehatae （C. shehatae） CICC1766 to atmospheric pressure dielectric barrier discharge （DBD） air plasma yields a clone （designated as C81015） with stability, which exhibits a higher ethanol fermentation rate from xylose, giving a maximal enhancement in ethanol production of 36.2% compared to the control （untreated）. However, the biomass production of C81015 is lower than that of the control. Analysis of the NADH （nicotinamide adenine dinucleotide）- and NADPH （nicotinamide adenine dinucleotide phosphate）- linked xylose reductases and NAD＋-linked xylitol dehydrogenase indicates that their activities are enhanced by 34.1%, 61.5% and 66.3%, respectively, suggesting that the activities of these three enzymes are responsible for improving ethanol fermentation in C81015 with xylose as a substrate. The results of this study show that DBD air plasma could serve as a novel and effective means of generating microbial strains that can better use xylose for ethanol fermentation.     

限量供氧对粟酒裂殖酵母絮凝颗粒酒精发酵的影响及连续发酵工艺的研究

本文以双酶法制备的淀粉糖化糖为底物,首先通过摇瓶分批式发酵实验,研究了限量供氧对粟酒裂殖酵母絮凝颗粒酒精发酵性能的影响,发现限量供氧可以使酒精发酵过程的增酸降低,同时能够有效地阻止絮凝颗粒酵母长期连续使用时发酵活性的衰减。维持颗粒的良好絮凝状态,但发酵终点的残糖有所增高。在此基础上,进行了三级悬浮床反应器串连操作的连续发酵实验,反应器以0.02vvm的通风量使絮凝颗粒酵母均匀悬浮,同时实现限量供氧,当底物糖浓度控制在190～195g几时,反应器以0.165h-1的总稀释率操作,平均设备生产强度达到13.2EtOH/L.h,发酵液中酒精浓度为80.0g/L,总糖转化率为90％。