基于发酵吸附分离耦合制备生物乙醇的研究进展

原位产物分离技术可以解除发酵过程中产生的乙醇对酵母细胞生长的抑制作用。与传统蒸馏相比,原位产物分离可以极大地降低乙醇的分离能耗。分析和评述了乙醇发酵与吸附分离耦合工艺中涉及的吸附剂类型（如沸石、硅质岩、活性炭、树脂及生物质吸附剂等）,脱附方法（如常规热脱附、微波辐照脱附）和耦合模式（如原位耦合模式、异位耦合模式）。提出今后的研究重点在于开发出优良的吸附剂和选择合适的脱附方法。     

乙醇发酵原位分离产物耦合方法研究进展

乙醇发酵过程存在明显的产物抑制现象,严重制约了乙醇产率的提高。乙醇发酵与产物分离的耦合可有效解决这一难题,目前乙醇发酵耦合产物分离的方法主要有乙醇气提发酵、乙醇真空发酵、乙醇吸附发酵、乙醇萃取发酵、乙醇膜分离发酵等。作者主要概述了各种乙醇发酵耦合产物分离方法的研究进展,并对今后乙醇发酵耦合产物分离研究开发提出了展望。     

乙醇发酵在线分离产物耦合的研究现状

在乙醇发酵生产过程中,当产物积累到一定程度时,存在产物抑制现象.针对这一醇的方法来消除产物抑制的研究进展,重点介绍了乙醇发酵与萃取耦合,乙醇发酵与吸附耦合,乙醇发酵与膜分离耦合及乙醇发酵与气提耦合等工艺及特点,并展望了乙醇发酵在线分离耦合的前景.     

生物乙醇原位分离技术的研究进展

生物乙醇是一种重要的可再生生物燃料,使用生物乙醇可大幅减少温室气体排放。为了建立更高效低能耗的生物乙醇回收工艺,原位分离（ISPR）技术应运而生。本文综述了近年来乙醇原位分离的研究进展,从原理及应用等进行多方面详细地介绍,包括气提、真空发酵、吸附、液-液萃取、渗透汽化、膜蒸馏等分离技术。针对分离性能、能耗成本等问题分析了不同分离技术耦合发酵过程的优势及不足,重点回顾了以渗透汽化为代表的膜分离技术,总结了渗透汽化膜材料的选择以及膜的制备方法,旨在提升乙醇分离膜性能优化乙醇分离工艺。为整合不同分离技术的特点及优势,聚焦多级耦合分离系统的开发对各级分离技术联用的性能及潜力进行剖析与评价,并在此基础上研判其发展前景。     

利用蒸汽渗透技术实现发酵过程中乙醇的原位分离

正吉林石化研究院和北京化工大学合作承担的利用蒸汽渗透技术实现生物质燃料乙醇的原位发酵-分离过程研究项目通过了中国石油科技管理部组织的专家验收。采用该项目成果建设的乙醇发酵-蒸汽渗透耦合中试装置评价表明:渗透液中乙醇浓度在340~480g/L,发酵液中乙醇浓度保持在54~66g/L,分离性能稳定,效果显著,各项指标均达到要求。该项目组在国内首次提出了一种利用蒸汽渗透技术原位分离乙醇的方法,将生物乙醇发酵过程与蒸汽渗透技术相     

乙醇发酵与渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中的耦合强化

用硅橡胶膜生物反应器(SMBR)实验研究了发酵-渗透汽化的耦合性能。发酵微生物采用酿酒活性干酵母,所用的碳源为工业级葡萄糖。间歇发酵过程由于产物抑制作用在乙醇浓度达到90g稬-1时就趋于停滞,而经耦合渗透汽化膜分离后,发酵罐内的乙醇浓度迅速降低并维持在40g稬-1,且发酵在此浓度下可以连续稳定地进行。 在SMBR运行达到稳态后,乙醇的体积产率为1.5gL-1h-1。SMBR中所用的聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合膜由实验室自行制备,它能稳定分离含有酵母细胞的发酵液。当发酵液中乙醇浓度为92.7~49.5g稬-1时,PDMS复合膜的总通量为1490~1164g穖-2h-1,分离因子为6.9~7.8,与分离相同进料浓度的清洁模型溶液相比分别平均高出31%和14%。乙醇发酵和渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中能够相互耦合并得到强化。     

生物丁醇分离技术的研究进展及发展趋势

生物基（正）丁醇是一种重要的化学品和替代燃料,其主要制备途径为糖质底物的丙酮-丁醇-乙醇（ABE）发酵。受制于发酵副产物多、溶剂浓度低、产物共沸等因素,传统的生物丁醇分离过程存在分离能耗大、成本高等问题,制约其产业化制备。为解决生物丁醇分离的技术瓶颈,近年来,应用新型分离技术实现与ABE发酵过程的耦合成为研究的热点。本文综述了生物丁醇分离技术的最新研究进展,讨论了基于汽液平衡、相转移、膜分离技术等新型分离方式的技术特点;并针对多级分离级联系统开发、面向终产物的精馏技术的新趋势、新特点进行剖析和讨论。随着分离技术的发展和进步、生物炼制工艺开发和集成,生物丁醇的制备成本可望进一步降低,提升市场竞争力。     

固定化酵母乙醇萃取发酵研究

以十二烷醇为萃取剂，对固定化酵母乙醇萃取发酵进行了研究。探讨了萃取剂对酵母细胞的毒性，以及萃取剂用量、搅拌转速、基质浓度等因素与乙醇萃取发酵的关系，并测定了萃取过程中乙醇的分配系数。为固定化酵母乙醇发酵与溶剂萃取耦合新工艺的开发研究提供了资料。     

生物酿造乙酸及纯化

阐述了利用生物可再生资源发酵和分离纯化有机原料乙酸的技术,论述了乙酸发酵的固态、固定化细胞和液态深层发酵工艺,可发酵乙酸含量超过220 g/L的液态深层发酵工艺是可再生原料发酵乙酸的最佳选择。分析了乙酸-水体系分离纯化过程的精馏、膜分离和萃取等不同技术,论述了各种分离方法的优点和研究进展,介绍了几种不同分离方法的耦合应用于乙酸-水溶液的分离,提出了利用基因工程等技术改良的产高酸的乙酸菌种以及发酵分离耦合工艺进行乙酸的生物酿造。     

硅橡胶膜生物反应器中乙醇发酵与渗透汽化的耦合

用硅橡胶膜生物反应器(SMBR)实验研究连续发酵-渗透汽化的耦合性能。发酵微生物采用酿酒干酵母,所用碳源为工业级葡萄糖。发酵过程由于产物抑制作用,在乙醇质量浓度达到73 g/L时趋于停滞,而耦合渗透汽化膜后,发酵罐内的乙醇质量浓度降低并维持在40 g/L,使发酵可以连续稳定地进行。在SMBR运行达到稳态后,乙醇的体积产率为4.02 g/(L.h)。发酵液中乙醇质量浓度维持在20~63 g/L,聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜的总渗透通量为1 220~800 g/(m2.h),分离因子为5~9.2。与传统发酵和分离相同进料质量分数的乙醇溶液相比,乙醇发酵和渗透汽化在硅橡胶膜生物反应器中能相互耦合并得到强化。与较小规模耦合系统(发酵体积1 L和2 L)比较,性能稳定良好。     

发酵与分离技术结合的过程及其在乙醇生产中的应用

本文系统地介绍了超滤、溶剂萃取、膜蒸馏、超滤及反渗透、渗透蒸发和渗透牵引等分离技术与发酵过程结合的基本原理，重点介绍了这些技术在乙醇发酵中的应用及新进展。与分离技术结合的乙醇发酵过程的开发，为提高生产率、降低生产成本开辟了一条新途径，是一种很有应用前景的乙醇生产方法。     

自絮凝颗粒酵母发酵菊芋汁生产乙醇

分别采用分批和连续发酵方式,对自絮凝颗粒酵母Saccharomyces cerevisiae flo发酵菊芋汁生产乙醇的条件进行了优化. 与先酶解菊芋汁后再用自絮凝酵母发酵的分步糖化发酵相比,分批发酵过程中同时加入菊粉酶和自絮凝酵母的同步糖化发酵乙醇得率高,发酵时间短. 当菊芋汁总糖浓度分别为105和179 g/L时,同步糖化发酵的最高乙醇浓度达50和82.5 g/L,比分步糖化发酵高6.4%和13.8%. 在连续发酵过程中应用同步糖化发酵法,当稀释率为0.02 h-1时,乙醇浓度约为90 g/L时达到稳定状态,乙醇得率达到理论值的90%,生产强度达2.12 g/(L×h).     

木质纤维素生产燃料乙醇的研究现状

介绍了近年来国内外木质纤维素生产燃料乙醇的技术现状。评述了纤维素原料生产乙醇的预处理及水解为葡萄糖和发酵成酒精的各生产工艺。分析了各工艺的技术特点和经济性。提出应进一步加强纤维素生产燃料乙醇的研究。     

木质纤维素转化为燃料乙醇的研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇的生物转化方法包括预处理、酶水解和发酵过程,对这些过程中的技术进展以及解决现存问题的方法进行了评述。氨法爆破技术是较好的预处理方法,超声波、微波处理等新技术有助于改善酶水解。阐述了酶水解机理、纤维素酶的生产以及酶水解过程的优化方法。指出固定化酶糖化发酵技术在生物转化木质纤维原料技术中的前景广阔;选择合适的发酵方法,优化发酵过程,以及解决抑制问题对于提高乙醇产率尤为重要;利用基因重组技术构建旨在发酵混合糖的重组菌对于生产生物乙醇具有里程碑意义。     

合成气生物发酵法制乙醇的研究进展

采用合成气生物发酵法制乙醇具有反应条件温和、产物选择性高、原料来源广泛、低碳可持续发展等优势,是一种具有前景的可再生能源新型生产工艺。文章综述了合成气发酵法制乙醇的微生物种类及对应的适宜操作条件,分析了合成气发酵法制乙醇的Wood-Ljungdahl代谢途径;总结了合成气的广泛来源;分析讨论了过程工艺参数如合成气组成及压力、pH、温度、培养基组分、气液传质对合成气发酵的影响;指出合成气发酵法制乙醇面临的底物传质性能差、乙醇收率低等关键问题,比较了典型反应器在传质方面的差异,归纳了传质强化方法;总结了合成气发酵法制乙醇的工业化进展, 并提出了未来的发展方向。     

合成气生物发酵法制乙醇的研究进展

采用合成气生物发酵法制乙醇具有反应条件温和、产物选择性高、原料来源广泛、低碳可持续发展等优势,是一种具有前景的可再生能源新型生产工艺。文章综述了合成气发酵法制乙醇的微生物种类及对应的适宜操作条件,分析了合成气发酵法制乙醇的Wood-Ljungdahl代谢途径;总结了合成气的广泛来源;分析讨论了过程工艺参数如合成气组成及压力、pH、温度、培养基组分、气液传质对合成气发酵的影响;指出合成气发酵法制乙醇面临的底物传质性能差、乙醇收率低等关键问题,比较了典型反应器在传质方面的差异,归纳了传质强化方法;总结了合成气发酵法制乙醇的工业化进展, 并提出了未来的发展方向。     

渗透汽化在生物燃料乙醇制备中的研究进展

渗透汽化作为一种新型的膜分离技术应用于发酵法制备生物燃料乙醇,不但能减少产物对微生物的抑制作用,而且可以脱水制备高纯度燃料乙醇,因而具有显著的优势。本文对渗透汽化在发酵法制备燃料乙醇中所涉及的膜材料、耦合工艺、应用现状和经济评价进行了详细的综述,并对发展趋势作了展望。     

酒精发酵中杀菌剂的研究进展

酒精发酵是一个非常复杂的微生物反应过程.在这个过程中,除了生产菌外,还会从原料、空气、水等带入相当数量的杂菌,从而降低酒精得率,影响酒精的正常生产.因此如何有效控制杂菌的感染,对整个酒精生产至关重要.本文综述了酒精发酵中杀菌剂的研究进展,主要介绍了酒精发酵过程中染菌的原因、危害、检测方法以及常见的污染杂菌,重点介绍了漂白粉、青霉素、克菌灵、酒花及植物提取物等杀菌剂的使用.指出减少酒精发酵中的杂菌污染,加强细菌抗药性的研究,寻找安全天然杀菌剂替代品是未来研究的关键.