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.     

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。     

发酵法生产乙醇研究进展

介绍了固定化细胞发酵,细胞循环发酵、固体发酵、高温发酵等乙醇发酵新工艺,系统地阐述了乙醇发酵与吸附分离耦合、乙醇发酵与膜分离耦合、萃取发酵、真空发酵及乙醇气提发酵及其与分离技术的耦合等过程的研究。乙醇发酵与分离技术的耦合过程可以提高发酵速率,降低乙醇回收过程的能耗,实现过程的连续操作,降低设备投资和操作费,具有很广的应用前景。     

丙酮-丁醇发酵分离耦合技术的研究进展

介绍了近年来采用吸附、气提、液液萃取和渗透汽化从丙酮-丁醇发酵体系中分离丙酮,丁醇、乙醇的研究进展及最新的应用动态,评述了上述几种方法在分离丙酮.丁醇发酵产物(丙酮、丁醇、乙醇等)方面的优点和不足,并对各类方法做了比较,最后对丙酮.丁醇发酵分离耦合的发展方向进行了展望.     

肌苷发酵和分离耦合过程的动力学

许多发酵过程都受到高浓度产物的抑制,肌苷发酵亦存在明显的产物反馈抑制作用。为了降低产物抑制效应,采取发酵和离子交换分离产物、流加补料结合起来的耦合发酵方法。本文结合肌苷合成代谢途径,建立了肌苷耦合发酵动力学模型,用于指导工业生产。     

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。     

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     

Biolog鉴定产氢发酵细菌及其产氢能力的研究

采用厌氧培养技术,从厌氧活性污泥中分离得到一株产氢发酵细菌。利用B iolog自动菌种鉴定仪对该产氢发酵细菌作了鉴定分析,确定了其在细菌学上的分类地位,新分离菌株C lostridium papyrosolvens为生物制氢分离鉴定纯产氢菌种提供了指导,该菌株为专性厌氧杆菌,蔗糖发酵液体末端主要产物为乙醇、乙酸,气相产物为H2和CO2,代谢特征为乙醇型发酵,在pH 6.0和36℃条件下最大产氢量为72 mL H2/g蔗糖。     

Process operation performance of PDMS membrane pervaporation coupled with fermentation for efficient bioethanol production

There would be strong product inhibition on ethanol fermentation process if ethanol is not removed in situ from broth. PDMS membrane pervaporation coupled with fermentation is a promising process for efficient bioethanol production since ethanol inhibition is relieved or eliminated. From the perspective of process operation, membrane separation performance, ethanol fermentation performance and the subsequent processing on membrane downstream are the three key issues. This review aims at contributing a comprehensive overview on the operation performance of the integrated process. The state-of-the-art of the three key issues related to the operation performance is focused. Finally, the tentative perspective on the possible future prospects of the integrated process is briefly presented.     

同时进行发酵和分离的CO_2气提、活性炭吸附乙醇发酵动力学研究——(二)游离细胞连续发酵

本文研究了游离细胞连续发酵时应用 CO_2气提、活性炭吸附的乙醇发酵和分离动力学,考察了稀释率和进口葡萄糖浓度对发酵速率的影响,提出了包括 CO_2汽提乙醇速率的发酵动力学模型,研究了连续发酵时的稳态和动态过程,结果表明,CO_2气提有助于减少乙醇对酵母的抑制作用,发酵动力学模型可以较好地关联稳态时的发酵动力学数据,从中获得的模型参数可以用于预测动态过程中底物、微生物及产物的变化规律。对于所研究的过程,存在着最佳稀释率和进口糖浓度以获得最大发酵速率。     

燃料乙醇工艺的化学工程分析

介绍了乙醇发酵动力学以及乙醇分离过程的研究进展,并从化学工程的角度讨论了燃料乙醇生产中的发酵过程和分离过程,指出贯穿于燃料乙醇生产过程的流体流动、热量传递、质量传递问题与发酵生化反应交织在一起,对燃料乙醇过程产生决定性的影响。提出利用化学工程学的理论及方法研究燃料乙醇生物反应工程的规律、工程放大及流程创新将是一种主要趋势。     

高底物浓度纤维乙醇同步糖化发酵工艺的比较

引言日益加剧的能源危机和环境污染,正迫使人们寻求新的可再生替代能源。纤维乙醇作为一种重要的生物质替代能源,经过近40多年的发展,已经具备了实现工业化生产的潜力。为了进一步降低纤     

蛹虫草菌深层液体发酵耦合大孔树脂吸附高效生产虫草素

虫草素是一种核苷类抗生素,具有抗癌、抗肿瘤等活性,主要由蛹虫草菌液体发酵生产,然而低产量限制了其应用。考虑到高浓度虫草素积累对其生物合成过程产生强烈反馈抑制,提出了应用发酵分离耦合技术移除部分虫草素、弱化反馈抑制作用以提高虫草素产量的策略。通过静态吸附实验,筛选出虫草素吸附和解吸性能良好的大孔树脂NKA-Ⅱ,并优化了大孔树脂使用量（60 g·L^-1）、吸附温度（37℃）和解吸剂种类（100%乙醇）。在30 g·L^-1葡萄糖的分批发酵体系中,经过两次树脂吸附,发酵21 d后虫草素产量达到644.50 mg·L^-1,较对照组提高32.07%;随后,将树脂吸附分离策略应用于补料分批发酵体系,虫草素产量达到787.50 mg·L^-1,较对照组提高35.78%。这些结果表明,将虫草素液体发酵与大孔树脂吸附分离耦合,有效弱化了虫草素反馈抑制,显著提高虫草素产量,为虫草素高效生产分离提供了新思路。     

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。     

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。