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...     

氮源影响酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件

为考察蛋白胨和酵母浸出膏对酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件的影响,以300g/L起始浓度葡萄糖开展实验。结果表明,与对照组(3g/L蛋白胨+5g/L酵母浸出膏作为氮源)相比,单独提高发酵培养基蛋白胨至6g/L或酵母浸出膏至12g/L,均可明显促进菌体生长和葡萄糖利用,终点乙醇体积分数由对照组的13.1%分别提高至14.4%和14.7%。研究表明,在发酵过程中,生长于提高蛋白胨浓度或酵母浸出膏浓度培养基的菌体,其质膜ATP酶活力和胞内海藻糖积累量明显高于对照组,而且发酵参数(如菌体生长、葡萄糖利用和终点乙醇体积分数)的提高与酶活力和海藻糖含量的增加密切相关,提示质膜ATP酶和胞内海藻糖在酵母耐受超高浓度乙醇发酵胁迫条件中的作用。     

氧化还原电位控制下自絮凝酵母高浓度乙醇发酵

控制自絮凝酵母高浓度乙醇发酵过程的氧化还原电位（oxidoreduction potential, ORP）能降低环境胁迫对细胞的影响,提高乙醇生产强度和乙醇收率。实验考察了初始糖浓度为200、250、300 g·L^-1及ORP控制为-100、-150 mV和不控制的乙醇发酵情况。结果表明控制ORP的发酵过程,生物量和细胞存活率均高于不控制的系统,相应的发酵速度得到了提高,但是乙醇对糖的收率存在最优值。在实验设定初始糖浓度最高的300 g·L^-1的发酵过程中,控制ORP为-150 mV时,取得了最大的净乙醇生成量和乙醇对糖的收率。ORP控制改变了絮凝颗粒的粒径分布,运用多元线性拟合,发现ORP对絮凝的影响是正向的。ORP改变了发酵液中生物量及代谢物的浓度而间接影响了细胞的絮凝状况。     

培养基优化以促进超高浓度发酵生产乙醇(英文)

An optimal medium (300 g·L-1 initial glucose) comprising 6.3 mmol·L-1 Mg2+, 5.0 mmol·L-1 Ca2+, 15.0 g·L-1 peptone and 21.5 g·L-1 yeast extract was determined by uniform design to improve very high gravity (VHG) ethanol fermentation, showing over 30% increase in final ethanol (from 13.1% to 17.1%, by volume), 29% decrease in fermentation time (from 84 to 60 h), 80% increase in biomass formation and 26% increase in glucose utilization. Experiments also revealed physiological aspects linked to the fermentation enhancements. Compared to the control, trehalose in the cells grown in optimal fermentation medium increased 17.9-, 2.8-, 1.9-, 1.8- and 1.9-fold at the fermentation time of 12, 24, 36, 48 and 60 h, respectively. Its sharp rise at the early stage of fermentation when there was a considerable osmotic stress suggested that trehalose played an important role in promoting fermentation. Meanwhile, at the identical five fermentation time, the plasma membrane ATPase activity of the cells grown in optimal medium was 2.3, 1.8, 1.6, 1.5 and 1.3 times that of the control, respectively. Their disparities in enzymatic activity became wider when the glucose levels were dramatically changed for ethanol production, suggesting this enzyme also contributed to the fermentation improvements. Thus, medium optimization for VHG ethanol fermentation was found to trigger the increased yeast trehalose accumulation and plasma membrane ATPase activity.     

秸秆水解物乙醇发酵菌群功能强化

在人工筛选得到的4株野生乙醇发酵酵母菌株基础上,加入康宁木霉,运用正交实验方法研究了菌群对乙醇发酵的影响.结果表明转速、转速×温度交互作用对菌群生物量形成具有极显著影响;Saccharomyces kluyveri菌及其与Crypcococcusflavescens菌之间的相互作用对生物量形成具有显著影响;Saccharomyces kluyveri菌株对乙醇形成具有显著影响,是乙醇发酵过程中的关键菌,其他因子对乙醇生成量影响不大;菌群直接发酵秸秆水解物,能获得12.19 g/L的乙醇.     

木质纤维素生产燃料乙醇的糖化发酵工艺研究进展

目前用于生产木质纤维素燃料乙醇的工艺主要有4种:分步糖化和发酵(SHF)、同时糖化和发酵(SSF)、同时糖化和共发酵(SSCF)以及联合生物加工(CBP).本文综述了以上4种工艺的优缺点及其研究现状,着重介绍了具有应用前景的SSCF和CBP,指出它们的研究重点都在于通过基因工程构建适合的高产菌株.同时,提出了木质纤维降...     

木质纤维生物质同步糖化发酵(SSF)生产乙醇的研究进展

综述了有关木质纤维生物质原料同步糖化发酵生产乙醇的最新研究进展和未来发展方向:同步糖化发酵是一种用于从木质纤维原料生产乙醇的工艺过程,此工艺的优点是酶水解与发酵同时进行,可以减少最终产物对酶水解的抑制作用,并减少投资成本,是最具发展潜力和优势的工艺之一。近年来在优化预处理工艺、降低纤维素酶成本以及己糖戊糖协同发酵等方面的研究都取得了长足的进步,其中以小麦秸秆为原料进行同步糖化发酵所得到的乙醇浓度接近40g/L。     

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。     

玉米原料同步糖化发酵乙醇工艺

以液化醪为研究对象,对影响同步糖化发酵的植酸酶、酸性蛋白酶、糖化酶、酵母和酵母促进剂的添加量进行Placket-Burman(PB)设计,确定酸性蛋白酶、糖化酶和酵母是影响同步糖化发酵效果的显著性因素.利用响应面实验优化的同步糖化发酵工艺条件为液化醪w(固)=28％,发酵温度32℃,添加量分别为糖化酶95～145 u/...     

甘薯渣发酵乙醇的工艺研究

研究了甘薯渣同步糖化发酵乙醇的最佳工艺条件,考察了不同酵母接种量、水料比、发酵时间和 pH 对甘薯渣发酵乙醇的影响。通过单因素、正交试验,最终确定同步糖化发酵乙醇的最佳条件为：接种量1.4%,水料比25：1,发酵时间108h,pH 5.5。在此条件下乙醇得率为34.78%,糖利用率为73.76%。     

超重力工程技术应用的新进展

超重力技术是一种突破性的过程强化新技术，在化工、能源、环保、材料、生物化工等工业领域中有广阔的商业化化应用前景。本文概要介绍了该新技术的特点，国内外应用研究和基础研究的最新进展情况。     

位阻胺超重力脱硫技术评述

针对高含硫天然气的脱硫,介绍了位阻胺脱硫技术和超重力技术。将二者结合形成的位阻胺超重力脱硫技术,可以优化操作指标,降低建设投资,减少设备腐蚀,提高脱硫效率,具有良好的应用前景。     

Production of L‐lactic acid with very high gravity distillery wastewater from ethanol fermentation by a newly isolated Enterococcus hawaiiensis

BACKGROUND: A great amount of wastewater with high contents of chemical oxygen demand (COD) are produced by ethanol production. It would be useful to utilize distillery wastewater to produce L‐lactic acid, which could be a high additional value byproduct of ethanol production. The fermentation process of L‐lactic acid production by a newly isolated Enterococcus hawaiiensis CICIM‐CU B0114 is reported for the first time. RESULTS: The strain produced 56 g L^?1 of L‐lactic acid after cultivation for 48 h in optimized medium consisting of (g L^?1) 80 glucose, 10 peptone, 10 yeast extract, 1.5 Na₂HPO₄ and 0.2 MgSO₄. E. hawaiiensis CICIM‐CU B0114 was isolated and purified by subculture for growing and producing L‐lactic acid in distillery wastewater of very high gravity (VHG) from ethanol fermentation. L‐lactic acid fermentation was further studied with distillery wastewater substrate in 7 L and 15 L fermentors. The results showed that L‐lactic acid concentrations of 52 g L^?1 and 68 g L^?1 was achieved in 7 L and 15 L fermentors with the initial sugar concentrations of 67 g L^?1 and 87 g L^?1, respectively. CONCLUSION: The production of L‐lactic acid by the newly isolated E. hawaiiensis CICIM‐CU B0114 was carried out and the fermentation medium was optimized by orthogonal experimental design. This new strain holds the promise of L‐lactic acid production utilizing distillery wastewater from VHG ethanol fermentation. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

气提法弱化超高浓度乙醇发酵过程中自絮凝酵母振荡行为

超高浓度(very high gravity,VHG)连续乙醇发酵过程中的振荡行为会导致发酵终点的乙醇浓度振荡和降低,是VHG连续乙醇发酵面临的主要问题。研究表明,游离酵母Saccharomyces cerevisiae 4126和自絮凝酵母BHL01在VHG连续乙醇发酵过程中,生物量、残糖、乙醇、甘油等发酵参数都呈现130～145 h的周期性振荡,且絮凝酵母发酵体系的平均乙醇浓度和乙醇生产强度都明显高于游离酵母体系。在絮凝酵母VHG连续乙醇发酵过程中利用发酵尾气气提分离乙醇,酵母细胞振荡行为被明显弱化,达到拟稳态状态,并且使发酵液中的残糖浓度控制在0.1 g·L^-1以下,平均乙醇浓度为110.87 g·L^-1,乙醇产率达到2.99 g·L^-1·h^-1。因此,本研究为弱化VHG连续乙醇发酵中的参数振荡行为提供了新的技术手段。     

用超重力技术进行锅炉给水脱氧

用一台处理水量10t/h的超重机作为锅炉给水脱氧的中试侧线装置，该装置在燕山石化向阳化工厂的动力分厂与70t/h高压锅炉给水脱氧系统并联安装，并进行了运转实验，利用工厂的废热蒸汽或低压蒸汽（表压0．3MPa)脱氧，锅炉用水经超重机一次脱氧，不需加入化学除氧剂，水的含氧量为5．8－6．8μg/L，达到了中、高压蒸汽锅炉给水含量小于7ug/L的标准，而且指标稳定，经过400h连续的运转考验，证明超重机的操作弹性大，填料固定结构和厚度确定合理。     

高浓度乙醇连续发酵振荡过程中代谢通量分析及诱发机理

在利用普通酿酒酵母进行高浓度乙醇连续发酵的实验中,发现了一种长周期、高振幅的振荡现象。利用流式细胞仪测定了振荡周期不同时点的细胞周期分布,表明这种特殊的振荡现象和酵母细胞周期的同步化不相关。对一个完整振荡周期中不同时点的代谢通量分析,发现胞内碳通量在代谢网络中的分布也呈现出和胞外残糖、乙醇和生物量浓度类似的振荡过程。分析酵母细胞代谢活性与胞外发酵体系乙醇浓度的时程关系,表明酵母细胞对乙醇抑制的延迟反应是诱发这种振荡行为的主要因素,胞内海藻糖积累与乙醇生成同步,进一步支持了这一观点。     

超重力法吹脱氨氮废水技术应用研究

介绍了超重力法吹脱氨氮废水的原理、工艺流程及技术特点,与传统吹脱法相比,具有气相动力消耗小;设备运行稳定;氨氮去除率高;超重机体积小,过程放大容易;气液比小,利于氨回收;设备操作弹性大;能增加水中溶解氧等特点。工程化应用证明,将超重力技术用于氨氮废水吹脱中,当气液比为1200,pH值10.5～11.0,温度35℃～40℃,超重力因子100时,可以获得85%以上的单级吹脱率,效果显著,具有广泛的工业化应用前景。     

乙醇对不抽真空重力回路热虹吸管凝结换热影响的实验研究

实验研究了添加乙醇对含大量不凝气体回路热虹吸管凝结换热的影响. 结果表明,重力回路热虹吸管内添加0.5%?1%(?)乙醇,会在凝结液膜表面形成Marangoni效应,促进局部凝结换热,冷凝管前段的局部换热量提高约9%;乙醇添加量大于1.5%时,乙醇无法完全凝结从而形成新的不凝气体,引起系统工作压力升高,蒸发器蒸汽温度升高,且乙醇含量越大,工作压力越高;乙醇含量为5%时,系统工作压力比纯水时提高64%.