发酵过程乙醇浓度检测及补料控制系统设计

研究了基于半导体敏感材料的乙醇浓度检测模型,设计了基于PLC和触摸屏的乙醇浓度检测及补料控制系统,并给出了系统的总体及软硬件设计。该系统运行稳定可靠,测量精度高,控制算法有效,实现了乙醇浓度的在线检测与补料量的优化控制。将该系统应用到谷胱甘肽发酵过程中,实验分析表明系统有效,检测模型相对误差小于2.5%,能够较好地满足发酵工业要求。     

林可霉素发酵补料工艺研究

在林肯链霉菌发酵生产林可霉素的过程中,适量补入碳源及氮源,能够稳定整个发酵过程的供给与生产菌,使林可霉素合成酶大量增殖。在30 L发酵罐上对林可霉素发酵补料工艺进行研究,通过在发酵2~3 d时补料,在玉米浆1%、高温豆粉2%、麸质粉2%、硫酸铵0.2%时,使得发酵周期延长至300 h左右,平均效价增长37.6%。该工艺提高了发酵水平,在实际生产中推广应用可以降低成本,提高生产效率。     

合成气乙醇发酵技术研究进展

采用合成气发酵生产燃料乙醇具有反应条件温和、产物耐受性好、原料来源丰富等优点,是燃料乙醇生产的一种新型工艺。文章综述了国内外合成气厌氧发酵的微生物种类,常见合成气乙醇发酵微生物的生长、代谢特点以及底物利用范围;分析了合成气乙醇发酵的Wood-Ljungdahl代谢途径,以及Wood-Ljungdahl代谢途径中涉及的关键酶类甲酸脱氢酶和CO脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶;探讨了过程工艺参数如培养介质、还原剂、pH、气体组成、终产物、培养基和培养方法对合成气发酵的影响;比较了不同反应器在体积传质系数等方面的差异,并重点分析了搅拌罐式反应器和柱式反应器等的反应特点。 同时,对合成气发酵的未来发展方向进行了展望。     

丁醇生物发酵的研究进展

考虑到石油资源的有限性和环境保护问题,生物燃料已经为许多国家高度重视.丁醇是一种新型的生物能源,在替代汽油作为燃料方面具有许多优良特性,对近年来丁醇生物发酵方面的研究进展做了简要介绍.     

乙醇浓醪发酵技术研究进展

乙醇浓醪发酵具有高细胞密度、高产物浓度和高生产速率等特点,是乙醇工业的发展目标和方向。采用乙醇浓醪发酵技术,具有节约工艺用水、提高设备利用率、降低能耗等优势,是提高乙醇发酵工业效益的重要途径。研究乙醇浓醪发酵具有十分重要的现实意义。本文综述了乙醇浓醪发酵技术研究进展,介绍了乙醇浓醪发酵定义、优势以及影响乙醇浓醪发酵的因素。指出降低发酵醪液黏度、筛选高耐性酿酒酵母、改变发酵工艺模式、添加适宜酶制剂以及营养物质是实现乙醇浓醪发酵技术的主要途径,其中筛选高耐性的酿酒酵母是实现乙醇浓醪发酵技术的关键。     

补料分批培养提高转氨酶发酵产酶密度的研究

转氨酶是苯丙酮酸酶法制备L-苯丙氨酸的关键酶源,为提高转氨酶的发酵产酶密度,文章采用补料分批培养方式对大肠杆菌A5发酵产酶进行了研究。优化的补料培养工艺为:初始葡萄糖质量浓度5 g/L,初始氮源体积分数为玉米浆5 mL/L、蛋白胨质量浓度1.5 g/L,控制发酵过程pH值7.5,当葡萄糖质量浓度下降为2 g/L,开始每隔2 h补加质量浓度为120 g/L的葡萄糖溶液,从8 h起每隔2 h补加20 mL/L玉米浆+6 g/L蛋白胨及0.6 g/L的4种氨基酸溶液(L-甲硫氨酸、L-缬氨酸、L-异亮氨酸和L-谷氨酸)。在此条件下发酵培养24 h,菌体干质量浓度达10.5 g/L,比优化前产酶量提高了126%。     

补料发酵生产D-核糖工艺的研究

通过对补料时间、方式和补料液浓度变化(特别是补加氮源)对D-核糖发酵过程影响,确定了D-核糖发酵的补料工艺。按此工艺条件,发酵的时间为72 h,D-核糖的产量93.83 g/L,剩余葡萄糖浓度为4 g/L,转化率为0.284 3 g/g,生产强度为1.303 g/(L.h)。与不补料相比,D-核糖产量提高了95.9%。     

补料—批式发酵生产青霉素G的最优控制策略比较

补料－批式发酵通常有两种最优控制策略：以底物的流加速率和流加底浓度作为控制和调节变量。本文以补料－批式发酵生产青霉素Ｇ为模型体系，运用敏感性分析模型比较了种最优控制策略。从系统的易控性、稳定性和最优解的可得性角度研究指出：以流加底物浓度作为最优控制和调节变量具有显著的优越性。     

木质纤维素为原料的燃料乙醇发酵技术研究进展

介绍了木质纤维素的资源组成、结构、利用现状以及从木质纤维素类生物质生产乙醇的一般生产工艺,并重点综述了预处理、水解、发酵和蒸馏4个关键流程工艺及相关技术,分析了这些工艺中采用的不同方法的优缺点以及国内外的技术现状及动向。本文还提出和讨论了今后研究方向需要加强的方面,并指出:高产纤维素酶菌株的筛选及驯化、改进原料预处理技术、降低中间产物对纤维素酶活性的抑制作用、现代育种技术构建耐高温工程菌等减少成本和提高纤维素生物质到乙醇的转化率技术,将是今后的研究重点发展方向和业界正面临的挑战。     

高浓度乙醇发酵技术研究进展

高浓度乙醇发酵技术具有高设备利用率、高乙醇浓度、高细胞密度和高发酵效率等优点,能够有效提高发酵成熟醪乙醇浓度,降低生产成本,提高装置生产能力,是乙醇发酵行业及科研机构的主要研究方向之一.简述了高浓度乙醇发酵技术的原理、特点以及面临的问题,对高浓度乙醇发酵国内外研究进展进行了综述,同时对高浓度乙醇发酵的发展前景进行了展望...     

生物柴油原料资源开发及深加工技术研究进展

生物柴油（脂肪酸甲酯）是一种绿色清洁的再生能源。我国生物柴油产业发展速度很快,但受原料价格高及产品多元化程度低等因素的影响,生物柴油价格高,产业缺乏竞争力。开发多样化的原料资源,进行产品深加工,对于生物柴油产业的发展具有重要的意义。本文综述了国内外生物柴油原料开发利用进展,介绍了国外生物柴油原料资源分布、资源特点及不同原料生物柴油的特点。简述了我国生物柴油原料资源现状及发展策略。介绍了生物柴油深加工技术研究进展,重点阐述了在制备第二代生物柴油、生物降解润滑油基础油、脂肪醇、烷醇酰胺、脂肪酸甲酯磺酸盐及绿色增塑剂等方面的研究进展及面临的问题,指出开发高效催化剂是发展生物柴油深加工技术的关键。     

Plasmid stability analysis in a non-homogeneous bioreactor for a recombinant fed-batch fermentation

Fed-batch fermentation for tryptophan synthetase by a recombinant Escherichia coli strain has been analyzed through a model incorporating segregational loss of the plasmid pPLc23trpAl and imperfect macromixing of the broth. These features become significant in large fermentation vessels, where fluid circulation in the bioreactor influences the rates of cell growth and productivity. A simple model consisting of two interacting reactors describes the degree of macromixing, which is characterized by the respective (internal) dilution rates. Controlled imperfect macromixing is superior to other methods in arresting, and even reversing, the normal decline in the concentration of recombinant cells, thereby providing a method to exploit the non-homogeneity of the broth in large bioreactors. Some physical implications are discussed.     

基于KTA-LSSVM的青霉素发酵过程预测建模

为解决青霉素发酵过程预测建模中存在的输入变量选择问题,提出了基于核目标度量（kernel target alignment,KTA）和最小二乘支持向量机（least squares support vector machines,LSSVM）的青霉素发酵过程预测模型。首先,在分析影响青霉素产物浓度相关因素的基础上选取输入变量,采用KTA对输入变量进行尺度缩放,然后,利用Pensim仿真平台数据,采用混沌粒子群算法对LSSVM的参数寻优,建立青霉素发酵过程的KTA-LSSVM预测模型。青霉素浓度预测的KTA-LSSVM模型均方根误差为0.0179,LSSVM模型的均方根误差为0.0276,实验结果表明,本文提出的模型预测精度高,推广性能好。     

Scale-Up studies of non-aerated fed-batch fermentation of dextransucrase and the industrial synthesis of dextran using the enzymatic route

High activities of the enzyme dextransucrase were repeatedly produced using slowly agitated non-aerated fed-batch fermentations of Leuconostoc mesenteroides B-512(F). Activities in excess of 24.0 U cm^?3 were obtained consistently in a 16 dm³ laboratory fermenter using a 6 dm³ initial work volume. Yeast extract type was identified to be one of the important factors influencing the enzyme yield. Studies on aerating the medium with different gases indicated that the presence of carbon dioxide in the medium favoured high enzyme production. Agitation rates did not appear to have significant effects on either cell growth or enzyme production. One type of antifoam (silicone antifoam) was observed to affect enzyme production but not the cell growth. Scale-up of the non-aerated process was carried out up to a 1000 dm³ scale with enzyme broths containing up to 21.0 U cm^?3 being produced. Two batches of the enzyme that were produced at the large scale were used for the first time to synthesize dextran at a 50000 dm³ industrial scale. The dextran yields were up to 95.5% of the conventional industrial yields and were achieved in much shorter reaction time intervals.     

氧化还原电位控制的自絮凝酵母自动重复批次发酵

引言随着石油资源的日益减少和环境污染的逐渐加剧,使用可再生的清洁能源已经是世界各国的共识。在众多形式的非矿物质能源中,基于生物质的燃料乙醇已得到了广泛的应用[1]。但是,由于生产成本较高,各国的燃料乙醇生产大都依靠着政策扶植和税收优惠[2]。因此,看似十分"成熟"的乙醇生产产业,仍然需要进一步开发降低成本的创新技术[3]。近些年来,通过基因工程手段改造菌种[4]、     

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。     

蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产中的应用研究进展

蒸汽渗透作为一种新型膜分离技术,可有效解决生物燃料乙醇生产中发酵产物浓度低、能源消耗量大、污染环境等诸多瓶颈问题。与渗透蒸发相比,蒸汽渗透技术具有分离性能好、进料清洁、能量损耗低、操作弹性大等优点,在燃料乙醇生产领域具备更广阔的应用前景。本文在比较渗透蒸发和气体分离技术的基础上,简述了蒸汽渗透过程的机理和特点。介绍了优先透水膜和优先透醇膜两类应用于燃料乙醇生产不同阶段的蒸汽渗透膜和这两类膜材料当前的研究进展,重点阐述了有机/无机杂化膜在成膜方法、杂化材料选择等方面的最新成果。回顾了蒸汽渗透在乙醇脱水方面的工业应用成果,指出该技术在发酵原位分离乙醇和替代精馏工艺方面所具有的优势,探讨了与固态发酵技术相结合进行一次相变生产燃料乙醇工艺实现的可能性,并提出未来亟待研究和解决的问题,为蒸汽渗透技术在燃料乙醇生产领域大规模发展提供参考。     

Molecular insights for the optimization of solvent‐based selective extraction of ethanol from fermentation broths

Simulations and experiments were carried out to explore the solvent extraction of ethanol from aqueous solution using a series of seven 10‐carbon alcohols. It is shown that configurational‐bias Monte Carlo simulations in the Gibbs ensemble coupled with the TraPPE‐UA force field can be utilized for predictive screening of the different extraction abilities (in terms of capacity factor and selectivity) of these alcohols. Analysis of the simulation trajectories indicates that extraction capacity is connected to the stabilization of larger ethanol/water cluster in the organic solvent, whereas selectivity is improved when smaller ethanol/water clusters are more prevalent. © 2013 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 59: 3065–3070, 2013     

Alternative technologies for biotechnological fuel ethanol manufacturing

The challenges of implementing biorefineries on a global scale include socioeconomic, financial, and technological constraints. In particular, the development of biorefineries is tightly linked to the continued availability of fermentation raw materials. These constraints can be relaxed by the use of diverse raw materials, while advances that confer higher flexibility would enable biotechnological plant managers to swiftly react to volatile markets. In conventional processes, Saccharomyces cerevisiae grows on a relatively limited range of substrates, and produces only a single product—ethanol. Given the observed maturity of the S. cerevisiae fermentation technology, alternatives to baker's yeast may be needed to tip the economic balance in favour of biotechnological ethanol. These alternative fermentation technologies may allow a greater diversity of substrates to be used to produce an individually tailored mix of ethanol and other chemicals. Copyright © 2007 Society of Chemical Industry