学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

自絮凝酵母酒精连续发酵耦合废糟液全循环工艺

作　者: 汪芳
导　师: 董晓燕；石新杰
学　校: 天津大学
专　业: 生物化工
关键词: 自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵悬浮床生物反应器废糟液全循环高沸点副产物
分类号: TQ920.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 46次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文针对酒精发酵行业现有废糟液治理技术存在设备投资大、运行能耗高的突出缺点,以玉米粉为原料,双酶法制糖,在自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵系统中耦合了废糟液直接全循环使用清洁生产技术,分别在单级悬浮床生物反应器和四级小型悬浮床反应器串联酒精连续发酵系统进行了实验,并对相关数据进行了整理和分析,以促进这种清洁生产工艺进一步在实际生产中得到广泛应用。首先,在单级悬浮床生物反应器中进行了自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵对比实验。实验结果表明:在稀释速率（单位时间进入发酵罐糖液的体积流量与发酵罐有效体积的比值）为0.05h^-1,废糟液全循环条件下,装置达到稳定状态后,酒精、残还原糖、无机磷、无机氮、蛋白和总固型物浓度分别稳定在9.4%（v/v）、26.0g/L、11.0g/L、3.36g/L、0.136g/L和85g/L左右,酒精浓度与对照组相差不大,但残还原糖、无机磷及总固形物在废糟液循环使用的初期出现积累,但随运行时间的延长而趋于稳定,符合物料衡算模型的理论预测。由于废糟液直接全循环使用增加了系统缓冲性,因此使用于调节pH的氨水消耗减少,发酵液中无机氮监测结果低于对照组。在此基础上,模拟工业化生产装置的工艺流程,建立了四级小型悬浮床反应器串联酒精连续发酵系统。在废液全循环的条件下,进行了四个月的运行稳定性考察。在稀释速率为0.05h^-1,培养基初糖浓度为220g/L的条件下,平均酒精浓度达到11.7%（v/v）,末级发酵罐平均残还原糖降低为7.2g/L,葡萄糖基本完全消耗,基本符合工业化生产要求,系统运行稳定,为自絮凝颗粒酵母酒精发酵工艺中耦合废糟液全循环使用清洁生产技术的工业化应用奠定了基础。同时,利用实验收集的废液,经过降膜浓缩后,对酵母进行了11组不同条件的批次培养和发酵实验,表明当高沸点副产物总体浓度超过一定值时会抑制酵母的生长和发酵。在装置运行过程中,跟踪定量测定了甘油、乳酸、丙酮酸和琥珀酸四种主要酵母酒精发酵过程高沸点代谢副产物/中间产物,实验结果表明,这些物质没有积累现象,因此推断这些物质不可能成为废糟液直接全循环使用条件下,自絮凝颗粒酵母生长和酒精发酵的抑制性副产物。

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章文献综述  9-21
  1.1 燃料乙醇的意义与发展  10-11
  1.2 酒精发酵技术  11-12
    1.2.1 菌种的开发  11-12
    1.2.2 酒精发酵工艺技术的改进  12
  1.3 酒精发酵污染的治理  12-14
  1.4 酒糟废液循环回用研究现状  14-15
  1.5 酒精发酵过程的副产物及对酵母菌的影响  15-18
    1.5.1 酒精发酵中副产物的生成  15-17
    1.5.2 酒精发酵副产物的生成及对酵母菌的影响  17-18
  1.6 絮凝酵母酒精连续发酵体系  18-19
    1.6.1 酵母的絮凝特性  18
    1.6.2 自絮凝酵母细胞固定化特性  18-19
    1.6.3 利用悬浮床生物反应器进行自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵  19
  1.7 本文的研究工作和工艺方案  19-21
第二章实验材料和分析方法  21-25
  2.1 菌种  21
  2.2 试剂与仪器  21-22
  2.3 原料  22
    2.3.1 玉米粉  22
    2.3.2 糖化液  22
  2.4 酵母的各级培养  22-23
    2.4.1 斜面培养  22
    2.4.2 摇瓶培养  22
    2.4.3 扩大培养及种子培养  22-23
    2.4.4 连续发酵  23
  2.5 工艺技术指标分析方法  23
    2.5.1 乙醇浓度的测定  23
    2.5.2 葡萄糖，还原糖及总糖的测定  23
    2.5.3 酵母浓度的测定  23
  2.6 酵母酒精发酵副产物的测定  23-24
  2.7 其它指标的检测  24-25
    2.7.1 蛋白质的测定  24
    2.7.2 固形物的测定  24
    2.7.3 氮元素含量的测定  24
    2.7.4 磷元素含量的测定  24-25
第三章单级悬浮床反应器系统中自絮凝颗粒酵母酒精发酵耦合废糟液全循环使用的研究  25-31
  3.1 引言  25
  3.2 实验装置及工艺流程  25-26
  3.3 结果与讨论  26-30
    3.3.1 运行状态与发酵指标  26-27
    3.3.2 营养物质积累情况  27-29
    3.3.3 发酵液中总固形物含量的考察  29
    3.3.4 发酵液中蛋白含量的考察  29-30
  3.4 小结  30-31
第四章废液循环酒精连续发酵工艺中酵母生长和发酵临界抑制条件初探  31-35
  4.1 引言  31
  4.2 实验方法  31-32
    4.2.1 培养基的配制  31
    4.2.2 批次培养  31
    4.2.3 批次发酵  31-32
  4.3 实验结果与讨论  32-33
    4.3.1 酵母菌SPSC01 的生长  32
    4.3.2 酵母菌SPSC01 的酒精发酵  32-33
  4.4 小结  33-35
第五章模拟工业化生产条件下自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵耦合废糟液全循环的稳定性考察  35-44
  5.1 引言  35
  5.2 实验方法  35-36
    5.2.1 酵母的各级培养  35
    5.2.2 酒精连续发酵  35
    5.2.3 实验工艺流程与装置  35-36
  5.3 实验结果与讨论  36-43
    5.3.1 废糟液全循环条件下各级反应器发酵指标的考察  36-39
    5.3.2 废糟液全循环条件下系统 N 和 P 积累情况的考察  39-41
    5.3.3 废液全循环条件下酒精连续发酵中副产物生成与变化  41-43
  5.4 小结  43-44
第六章结论  44-45
第七章后续工作展望  45-46
参考文献  46-49
发表论文和参加科研情况  49-50
致谢  50

自絮凝酵母酒精连续发酵耦合废糟液全循环工艺

内容摘要

全文目录

相似论文