絮凝性酵母IFFI 1792在酒精连续发酵中的应用

絮凝性酵母菌株IFFI 1792被用于酒精连续发酵的研究。连续发酵试验在单级和串联的气升式内循环生物反应器中进行,实现了高细胞浓度高强度酒精连续发酵。试验研究了各种因素对酒精连续发酵的影响,发现溶解氧浓度在一定范围内对高效发酵有利。在单级气升式生物反应器中,生产强度可达30乙醇/L·h;临界生产强度在菌体浓度为80g/L时达到24.5g乙醇/L. h。在两级串联反应器中,生产强度在达到23.5g乙醇/L·h,对应于最终酒糟浓度7.22％(V/V)。连续发酵试验进行到40天,未见发酵活力下降。由试验结果归纳建立了一个非结构的无生长因素的发酵动力学模型,用于连续酒精发酵过程的理论分析。     

固定化酵母薯干原料酒精发酵中试研究

本文论述了固定化酵母薯干原料带渣酒精发酵的中试结果。中试生物反应器容积为１０００Ｌ，采用改性海藻酸钙凝胶为固定化酵母细胞的载体。中试研究中设计了较合理的中试工艺流程，优选出较佳的发酵条件，并考察了生物反应器的性能。试验获得了如下结果：中试装置已运转１９２天，固定化酵母仍保持高活力，并可继续运转；发酵成熟醪酒精含量达６．５～８．０％（ｖ），它比同期传统式酒精发酵高出０．３～０．４％；淀粉利用率达９１～９２％；固定化酵母生物反应器的乙醇生产能力为９．５ＫｇＥｔＯＨ／Ｍ￣３·ｈ，它可比传统式发酵罐的生产能力提高１０～１２倍。     

“固定化酵母酒精连续发酵研究”通过鉴定

由省科委下达、黑龙江省轻工业研究所承担的“固定化酵母酒精连续发酵研究”于1991年6月1日在哈尔滨通过鉴定,此项技术达到国内先进水平。与传统酒精发酵相比,具有发酵速度快、生产周期短、生产效率高、投资少、效益大、工艺简单及易于连续化、自动化生产等特点。经过100立升反应器24天运行,其技术指标为:(1)停留时间2.5小时;(2)糖醇转化率93.6％;(3)酒精份9.4％;(4)酒精生产能力为10.7克/升反应器·小时。此项目的完成,为以淀粉或糖蜜做原料的酒精厂提供了一项技改投资少、投入产出     

磁场流化床反应器大规模糖蜜酒精发酵可行性的研究

采用磁性固定化酵母细胞技术,对大规模磁场流化床反应器糖蜜酒精发酵工艺进行了研究,并对其经济可行性进行了分析.结果表明,采用磁场流化床反应器糖蜜酒精发酵工艺,糖的转化率可达92%以上,残糖浓度在1.5%以下,最终乙醇浓度可达9.5%(v/v)以上,处理能力为240L乙醇/d,生产能力为15.2L乙醇/m3反应器·h.经济评价表明,磁场流化床反应器糖蜜酒精发酵具有很好的经济效益.     

DF生物反应器快速酿醋的应用技术

应用DF生物反应器快速酿醋,以大米为原料,经不同时间的液化、糖化、酒精发酵,得到酒精体积分数4．2％的酒化液。经DF生物反应器中多株醋酸菌固定化细胞床发酵,最终达到了平均每g乙醇转化0．98g醋酸的水平。达到不同的时间、温度、酒精含量、醋酸菌细胞浓度化菌床360d不更换的水平。     

酒精糟发酵产燃料乙醇的研究

对酒精糟成分进行了测定,并以其为原料,利用不同浓度的稀H2SO4在均相反应器中进行高温水解,获取可发酵性还原糖,供耐高温酿酒高活性干酵母进行乙醇发酵。结果表明,酒精糟经高温稀酸预处理后可被再次生物转化为酒精;以1.0%(w/w)的稀H2SO4,在130℃,保温2h的预处理条件下,水解还原糖浓度达70.7g/L,经酵母发酵最终得乙醇浓度为28.3g/L,转化率为1.0kg乙醇/5.0kg酒精糟。     

细胞稀释强化硅橡胶膜生物反应器连续乙醇发酵

通过原位重力沉降分离酵母和渗透汽化分离乙醇构建了细胞稀释连续乙醇发酵的硅橡胶膜生物反应器。采用酿酒酵母,以0.05/h的细胞稀释率在膜生物反应器中实现了170 h的连续稳定乙醇发酵。重力沉降分离酵母对硅橡胶膜生物反应器产生的细胞稀释作用可以通过反应器内酵母自身生长得到平衡,发酵液细胞浓度稳定在5g/L。渗透汽化原位分离使发酵液内乙醇浓度维持在50 g/L。细胞稀释膜生物反应器连续发酵的乙醇体积产率达到1.63 g/(L.h),相对于同等工艺参数的细胞封闭循环膜生物反应器连续乙醇发酵细胞比产率提高了31%。     

固定化酵母连续酒精发酵技术的进展

<正> 鉴于世界石油储量日趋减少,以及日本对石油的依赖性,1980年,由23家代表石油、发酵、化学、化工的公司组成了石油替代品开发研究联合会(Research Association for Petroleum Alternatives Development,RAPAD),进行合成燃料的生产、生物物质的转化和利用等技术的研究开发工作。固定化酵母连续酒精发酵技术是RAPAD的主要研究课题之一.经过二年多的努力,成功地进行了日产2.4千升纯乙醇中试工厂的试验。发酵液中乙醇浓度为8.5％;转化率为理论值的95％;乙醇生产能力高达20克乙醇/升反应器/小     

氮源对酿酒酵母GJ2008不同糖浓度甘蔗汁酒精分批发酵的影响

研究了不同糖浓度下氮源对酿酒酵母GJ2008甘蔗汁酒精发酵的影响,旨在为高浓度甘蔗汁酒精发酵提供研究基础。将2 g/L尿素加入150 g/L、200 g/L、250 g/L、300 g/L和350 g/L总糖质量浓度甘蔗汁培养基中,以对应糖浓度未添加氮源组为对照组,通过分析细胞生长、糖代谢和乙醇生成来探究氮源如何影响甘蔗汁酒精发酵。结果表明：与未添加氮源相比,氮源加快了发酵速度,发酵周期最高缩短为18 h,糖消耗速率和乙醇生成速率最大分别提高了55%和96%;使酒精发酵更彻底,总糖含量最高减少了40.42 g/L;增加了目的产物,乙醇含量最高提升了28.4%。说明氮源有效地促进了甘蔗汁酒精发酵,加强了酵母的无氧呼吸途径。     

用中空纤维固定恶臭醋杆菌生产食醋

将恶臭醋杆菌(Acetobacter rancens)固定在聚丙烯中空纤维的表面来代替米醋发酵的表面培养基生产食醋。带100束中空纤维的圆柱形玻璃管(17.8cm~3)作为生物反应器。载体部分:中空纤维/反应器=5％,特定内部界面面积为8.2cm~(-1)。从纤维内部通入氧气时,乙醇培养基就沿纤维外部运动。开始培养前将菌体细胞固定于纤维的表面。采用这种方法生产食醋时,中空纤维内部的氧分压力对用乙醇生产醋酸十分重要。连续化生产时,纤维内部氧分压力为840mmHg、滞留时间为100小时,乙醇浓度为39.2克/升。种醋浓度为7.9克醋酸/升时,醋酸可产到30克/升,醋化能力为0.2克醋酸/升·小时。与用传统方法生产食醋仅0.02～0.08克醋酸/升·小时相比较,用生物反应器生产食醋要好得多。为此人们建议用生物反应器来改进传统的食醋生产工艺。目前,日本很多醋厂仍沿用传统的酿造方法,即浅层表面发酵法来生产具有特殊芳香的米醋。但事实上,生产清酒时所产生的副产品——清酒槽是有用的原料,能赋予米酷特殊风味。也有部分醋厂使用了现代化的带搅拌和通气装置的发酵罐以深层发酵法生产食醋。与深层发酵法相比较,浅层表面发酵的产醋酸率比较低。这是由于往在空气和培养基中间生长的菌体通入氧气量有限有关,并与浅层发酵难以保持发酵条件(温度、pH等)匀一有关,而且浅层表面发酵的发酵容器相对来说其容积较大。为此人们研究以中空纤维作载体,固定恶臭醋杆菌体细胞,将培养液中的乙醇转化为醋酸来生产食醋。     

THE ENHANCEMENT OF AMMONIA PRETREATMENT ON THE FERMENTATION OF RICE STRAW HYDROLYSATE TO XYLITOL

In xylitol fermentation from rice straw hydrolysate by Candida tropicalis As2.1776, ammonia steeping was employed to pretreat the rice straw. Experimental results showed that the content of toxic compounds created in the hydrolysis process, such as acetic acid and phenolic compounds, was greatly reduced and the fermentation of the hydrolysate was enhanced. Xylitol fermentation was investigated in flasks and a 2‐L bioreactor, respectively. The xylitol yield factor and volumetric productivity were 0.746 g/g and 0.686 g/(L·h) in the lab‐flask fermentation, respectively. The corresponding results conducted in bioreactor fermentation were 0.689 g/g and 0.697 g/(L·h), respectively.     

Effective onion vinegar production by a two-step fermentation system

A two-step fermentation system combining a repeated batch process using a flocculating yeast with a charcoal pellet bioreactor was developed for onion vinegar production. Juice from the red onion R-3, which contained 67.3 g/l total sugar, was smoothly converted to onion alcohol containing 30.6 g/l ethanol by repeated batch operation using the flocculating yeast Saccharomyces cerevisiae strain IR-2. Stable operation was possible and the maximum productivity was about 8.0 g/l/h. A packed bed bioreactor containing charcoal pellets produced from waste mushroom medium was then applied to continuous onion vinegar production from the onion alcohol. Onion vinegar was successfully produced, with a maximum productivity and acetic acid concentration of about 3.3 g/l/h and 37.9 g/l, respectively. The total acetic acid yield calculated from the amount of sugar consumed was 0.86. The two-step system was operated for 50 d and proved to be competitive with other systems in terms of its high productivity, high acetic acid yield, operational stability and low production costs.     

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％。     

移动式填充床固态发酵反应器的设计及单宁酶中试发酵

通过对单宁酶固态发酵工艺分析,结合传统厚层通风制曲的结构,设计了移动式填充床固态发酵反应器。利用设计的固态发酵反应器以发酵茶梗为基质中试化生产单宁酶,探究10、15、20 m3/h通风量对单宁酶中试化发酵效果。结果表明:在通风量为10、15、20 m3/h的条件下,发酵达到的最大酶活分别为8.21、8.08、8.41 U·gds-1,达到最大酶活的时间分别96、120、144 h。利用设计的填充床固态发酵反应器以茶梗为基质发酵生产单宁酶,不仅原料来源广泛、价格低廉,还能有效提高单宁酶酶活。     

Effect of immobilised cell concentration on beer quality in continuous fermentation

Abstract

We studied the influence of immobilised yeasts on fermentation parameters and beer quality using a continuous gas‐lift bioreactor system with Saccharomyces warum entrapped in calcium pectate beads. The higher the amount of biomass, the shorter the fermentation time. At an immobilised biomass volume to wort ratio of 0.35:1 (v/v), productivity began to fall and the specific rate of saccharide utilisation decreased. The optimum level for productivity and beer quality was obtained at the ratio of 0.27:1 (v/v) biocatalyst volume to the wort volume. Beer with suitable flavour, low level of diacetyl (less than 0.1 mg/1) and an optimum ratio of the higher alcohols to esters content (4.53:1) has been produced with a residence time of 13.16 h and maximum specific rate of saccharide utilisation of I.106 g/g.h. Except for higher nitrogen and lower amyl alcohols contents, the parameters characterising the beer quality produced in this bioreactor were close to the parameter values of classically produced beer.     

真菌固定床反应器发酵L(+)-乳酸的初步研究

研究了在5L发酵罐中采用纤维床固定化技术发酵生产乳酸过程不同溶氧量和固定化面积对乳酸发酵过程的影响,测定了不同固定化面积发酵过程中的氧传质系数。在通气率为1.0vvm和固定化面积为400cm2条件下,产酸速率为2.13g/(L·h),发酵液中乳酸最终浓度为73.1g/L,L(+)-乳酸光学纯度为98.9%,证明提高发酵过程中菌体层内部溶氧传质系数有助于增加乳酸产率。乳酸发酵液浊度0.49NTU,显著改善发酵液的流体力学条件,为应用膜生物反应器技术连续发酵生产乳酸奠定了基础。     

絮凝颗粒酵母连续发酵生产酒精新工艺的研究

本文以酵母细胞自身絮凝形成颗粒作为固定化细胞方法,建立了单釜有效容积0.5m~2、二釜串联的中试装置。以淀粉糖化液为底物,采用末级反应器连续补糖的工艺方案,在平均稀释率为0.10h~(-1)的操作条件下连续稳定运转近一个月。当淀粉糖化液总糖浓度为180～200g/L时,反应器中絮凝颗粒酵母浓度控制在30～40g(d·w)/L范围内,终点发酵液中酒精浓度达到85g/L左右,残余总糖降至5g/L以下,计算出反应器的平均设备生产强度为8.4gEtOH/1·h。     

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%。