同步闪蒸汽提发酵制乙醇
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乙醇•乙醇发酵的原理:•一、工业生产过程•二、发酵原理•三、酒精发酵机理•如何在生产中提高乙醇产量•一、原料•二、酵母菌的培养•三、糖化剂•四、其他发酵原理发酵乙醇根据其原料的不同,可分为淀粉质原料乙醇、糖原料乙醇和纤维原料乙醇三大类。
(一)淀粉质原料乙醇生产过称。
原料水预处理蒸汽蒸煮糖化剂糖化发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇工业生产过程酒精发酵机理工业生产过程发酵原理酒精发酵机理(二)糖质原料乙醇成产过称(以蜜糖为例)蜜糖水、酸、营养盐、防腐剂预处理(稀糖液制备)发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇工业生产过程发酵原理酒精发酵机理纤维素预处理酶或酸水解水解液处理发酵酒母CO2蒸馏蒸汽成品乙醇杂醇油醛酯馏分乙醇(三)纤维原料乙醇成产过称工业生产过程发酵原理酒精发酵机理原理:酵母菌在厌氧条件下把可发酵性糖,经过细胞内酒化酶的作用生成乙醇和CO 2,,在通过细胞膜把这些产物排出体外。
反应方程式:[C 6 H 10 O 5]n +n H 20 nC 6H 12O 6糖化酶C 6H 10O 6 2 CO 2 + 2 C 2H 5OH酒化酶工业生产过程发酵原理酒精发酵机理在酒精发酵过程中,主要要经过下述4个阶段、12步反应。
其中其中有葡萄糖生成丙酮酸的反应被称为EMP途径。
由葡萄糖发酵生成酒精的总反应式为:C6H12O6+ 2 ADP +2 H3PO42 CH3CH2OH + 2 CO2+ 2 ATP第一阶段葡萄糖酸化,生成活泼的1,6-二磷酸果糖。
这个阶段主要是磷酸化及异构化,是糖的活化过程。
第二阶段1,6-二磷酸果糖分裂为2分子磷酸丙糖第三阶段3-磷酸甘油醛经氧化(脱羧),并磷酸化,生成1,3-二磷酸甘油酸。
然后将高能磷酸键转移给ADP,以产生ATP。
在经磷酸基变位和分子内重排,又给出1个高能磷酸键,而后变成丙酮酸。
第四阶段酵母菌在无氧条件下,将丙酮酸继续降解,生成酒精。
糖化剂酵母菌的培养在工业生产中,为了提高乙醇的成产产量,一般选择淀粉质原料乙醇生产过称。
一、生物发酵法酿造酒精1。
1生物发酵法的地位由于化学合成法酒精有含有较多杂质等缺陷,其应用受到限制,因此我国酒精生产以发酵法为主,尤其是随着石油储量的锐减,发酵法酒精工业将日趋重要。
我国酒精年产量为300万吨,仅次于巴西、美国,列为世界第3位。
其中发酵法酒精占绝对优势,80%左右的酒精用淀粉质原料生产、约有10%的酒精用废糖蜜生产、以亚硫酸盐纸浆废液等纤维原料生产的酒精约占2%左右,合成酒精占酒精总产量的3。
5%左右.1。
2生产原料淀粉质原料是生产酒精的主要原料。
用于发酵法生产酒精的原料主要有:薯类(甘薯、马铃薯、木薯、山药等);粮谷类(高粱、玉米、大米、谷子、大麦、小麦、燕麦、黍等);糖质原料(甘蔗、甜菜、糖蜜等);野生植物(橡子仁,土茯苓、蕨根、石蒜等);农产品加工副产品(米糠饼、麸皮、高粱糠、淀粉渣等);纤维质原料(秸秆、甘蔗渣等);亚硫酸造纸废液等。
我国大多数工厂是采用红薯和玉米为原料生产酒精。
玉米化学成分:红薯化学成分:1.3辅助物料辅助物料包括:酵母培养和糖化剂制备所需营养盐,调PH所用酸类、洗涤剂、消毒剂、脱水剂等。
酒母,就是将酵母菌扩大培养,获得足够数量酵母菌的酵母培养液,以供酒精发酵之用。
酒精生产用水,按水的用处不同,大体分为以下三种:(1)酿造用水:或称工艺用水,凡制曲时拌料,微生物培养,制曲原料的浸泡、糊化、稀释、设备及工具的清洗等因其与原料、半成品、成品的直接接触,故统称为工艺用水.通常要求具有弱酸性,PH为4.0-5.0。
(2)冷却用水:蒸煮醪和糖化醪的冷却,发酵温度的控制,需大量的冷却用水。
因其不与物料直接接触,故只需温度较低;硬度适中.为节约用水,冷却水应尽可能予以回收利用.(3)锅炉用水:通常要求无固型悬浮物,总硬度和碱度应尽可能低,PH在25°时高于7,含油量及溶解物等越少越好。
1.4淀粉性质1。
4.1淀粉颗粒的形状淀粉颗粒呈白色,不溶于冷水和有机溶剂,颗粒内部呈复杂的结晶组织。
第35卷第12期2007年12月 化 学 工 程CHE M I C AL E NGI N EER I N G (CH I N A ) Vol .35No .12Dec .2007基金项目:天津市科技攻关计划资助项目(05YFGPGX05700)作者简介:罗鹏(1966—),男,博士生,讲师,主要从事纤维材料的教学与科研工作,E 2mail:pengluo@yeah .net 。
蒸汽爆破麦草同步糖化发酵转化乙醇的研究罗 鹏1,2,刘 忠1,杨传民2,王高升1(1.天津科技大学化学工程学院,天津 300222;2.天津商业大学机械工程学院,天津 300134)摘要:近年来对木质生物资源同步糖化发酵转化乙醇的研究较多,但是,麦草同步糖化发酵转化乙醇的最佳工艺条件还未确定。
文中采用正交试验设计的方法,对在混合酶(纤维素酶Celluclast 1.51,β2葡萄糖苷酶Novozy m 188)与酿酒酵母菌作用下,稀硫酸催化的蒸汽爆破麦草原料同步糖化发酵转化乙醇的工艺条件进行研究,详细讨论了反应温度、底物质量浓度、发酵液pH 值、纤维素酶浓度对乙醇质量浓度和得率的影响。
结果表明,工艺条件对乙醇质量浓度和得率的影响程度由高到低依次为:底物质量浓度、纤维素酶浓度、发酵液pH 值、反应温度。
最佳工艺条件为反应温度35℃,底物质量浓度100g/L,发酵液pH 值5.0,纤维素酶浓度30FP U /g 。
在此条件下,随着反应时间的延长,乙醇质量浓度持续上升。
反应72h 后,乙醇质量浓度和得率分别达到22.7g/L 和65.8%。
关键词:稀硫酸催化;蒸汽爆破预处理;麦草;同步糖化发酵;乙醇中图分类号:T Q 352.78 文献标识码:A 文章编号:100529954(2007)1220042204Study of si m ult aneous s acchari fi cati on and fer ment ati onfor steam exploded wheat straw to ethanolL U O PENG 1,2,L I U Zhong 1,YANG Chuan 2m i n 2,W ANG Gao 2sheng1(1.College of Che m ical Engineering,Tianjin University of Science and Technol ogy,Tianjin 300222,China;2.College of Mechanical Engineering,Tianjin University of Commerce,Tianjin 300134,China )Abstract:A lthough si m ultaneous saccharificati on and fer mentati on (SSF )has been investigated extensively,the op ti m u m conditi on f or SSF of wheat stra w has not yet been deter m ined .The dilute sulfuric acid i m p regnated and stea m ex p l oded p retreated wheat stra w was used as substrate f or the p r oducti on of ethanol by SSF thr ough orthogonal experi m ent design .Cellulase m ixture (Celluclast 1.51and β2glucosidase Novozy m 188)were used in combinati on with the yeast Saccha ro m yces cerevisiae AS2.1.The effects of reacti on te mperature,substrate mass concentrati on,initial fer mentati on liquid pH value and enzy me l oading were evaluated and the SSF conditi ons were op ti m ized .The ranking,fr om high t o l ow,of influential extent of the SSF affecting fact ors t o ethanol mass concentrati on and yield was substrate mass concentrati on,enzy me l oading,initial fer mentati on liquid pH value,reacti on te mperature,orderly .The op ti m u m SSF conditi on was 35℃f or reacti on te mperature,100g/L f or substrate mass concentrati on,5.0for initial fer mentati on liquid pH value,30FP U /g f or enzy me l oading .Under the op ti m u m SSF conditi on,the ethanol mass concentrati on increased with reacti on ti m e,22.7g/L of the ethanol mass concentrati on and 65.8%of the ethanol yield were obtained res pectively after 72h .Key words:dilute sulfuric acid catalysis;stea m exp l oded p retreat m ent;wheat stra w;si m ultaneous saccharificati onand fer mentati on;ethanol 农业废弃物麦草是可再生的天然资源,产量巨大。
第1篇一、实验目的1. 了解生物法制备乙醇的原理和方法。
2. 掌握微生物发酵法制备乙醇的操作步骤和注意事项。
3. 学习乙醇的提取和纯化方法。
二、实验原理生物法制备乙醇主要采用微生物发酵法,即利用微生物(如酵母菌)在无氧条件下,将含有糖分的原料(如玉米、高粱、甘蔗等)转化为乙醇和二氧化碳。
反应式如下:C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2三、实验材料与仪器1. 实验材料:- 玉米淀粉- 高粱淀粉- 甘蔗汁- 酵母菌- 蒸馏水- 碱性酒石酸铜溶液- 酒精计- 碘液- 滤纸- 烧杯- 烧瓶- 漏斗- 滤网- 烧杯架- 温度计- 烧杯夹- 玻璃棒2. 实验仪器:- 烧杯(500mL)- 烧瓶(1000mL)- 漏斗- 滤网- 烧杯架- 温度计- 烧杯夹- 玻璃棒四、实验步骤1. 准备原料:称取一定量的玉米淀粉、高粱淀粉或甘蔗汁,加入适量的蒸馏水,搅拌均匀。
2. 预处理:将原料煮沸,煮沸过程中不断搅拌,使淀粉充分溶解。
煮沸时间为10-15分钟。
3. 冷却:将煮沸后的原料冷却至室温。
4. 接种:将冷却后的原料加入装有酵母菌的培养液,搅拌均匀。
5. 发酵:将接种后的原料放入发酵瓶中,密封,置于恒温培养箱中,发酵温度控制在28-30℃,发酵时间为48-72小时。
6. 检测发酵程度:用碱性酒石酸铜溶液检测发酵液中的酒精含量。
若呈蓝色,则说明酒精含量较低;若呈绿色,则说明酒精含量较高。
7. 提取乙醇:将发酵液过滤,收集滤液。
8. 纯化乙醇:将滤液进行蒸馏,收集蒸馏出的乙醇。
9. 测定乙醇含量:用酒精计测定蒸馏出的乙醇含量。
五、实验结果与分析1. 发酵过程中,原料中的淀粉被酵母菌分解为葡萄糖,葡萄糖在无氧条件下转化为乙醇和二氧化碳。
2. 通过碱性酒石酸铜溶液检测,发酵液中的酒精含量较高,说明发酵过程进行得较好。
3. 经过蒸馏,收集到的乙醇含量较高,说明乙醇的提取和纯化过程较为成功。
六、实验结论1. 生物法制备乙醇是一种可行的方法,具有原料来源丰富、生产成本低、环境友好等优点。
乙醇工艺流程乙醇工艺流程乙醇是一种重要的有机化合物,广泛应用于医药、化工、食品等行业。
乙醇的工艺流程主要包括发酵和蒸馏两个环节。
首先是发酵环节。
乙醇的生产主要通过微生物的发酵来完成。
常用的微生物有酵母菌和乙酸菌。
发酵过程可以分为两个阶段,即繁殖期和发酵期。
首先是繁殖期,需要设立种子胆。
将高活性的酵母菌转入种子胆中,在适宜的条件下进行培养和繁殖,以获得大量的发酵种子。
然后将发酵种子接种到发酵罐中,与适量的含有发酵底物的发酵液一同培养。
发酵液一般由含有生长因子和酵母菌所需的氮源、糖源等组成。
发酵过程需要控制好温度、搅拌速度和pH值等因素,以保证发酵的顺利进行。
发酵液中的糖将被酵母菌转化成乙醇和二氧化碳。
发酵过程一般要持续几个小时到几十个小时,直到发酵底物被完全消耗为止。
接下来是蒸馏环节。
在发酵结束后,需要对发酵液进行蒸馏,以提纯乙醇。
蒸馏流程主要包括预处理、精馏和尾馏三个阶段。
首先是预处理,需要将发酵液进行压力过滤,以去除杂质和固体颗粒。
然后进入精馏阶段,将预处理后的液体倒入蒸馏塔中。
乙醇与水的沸点接近,因此需要采用物理方法进行分离。
蒸馏塔内设置有多个塔板,每个塔板上都有装有冷凝器的蒸发器。
在塔板上加热液体,蒸发液体产生蒸汽,上升到更高的塔板,经过冷凝器冷却后成为液体。
这样通过塔板的多次相互传热和冷凝作用,乙醇和水逐渐分离。
乙醇的纯度随着塔板的增加逐渐提高。
最后是尾馏,也称为尾酒处理。
尾馏是由于无法完全分离乙醇和水,使得乙醇中杂质含量增加而产生的液体。
这部分液体通常会经过处理,如脱水或回收利用。
乙醇工艺流程中还存在一些辅助工序。
例如,为了提高发酵产乙醇的效率,可以在发酵液中添加某些辅助物质,如酵母营养剂。
酵母营养剂能提供酵母菌所需的营养物质,促进其生长和繁殖。
此外,还需要对发酵液进行pH调节,以保证微生物的正常生长。
在蒸馏过程中,可以通过精密的温度控制和冷凝器的设计,提高分离效率和乙醇的纯度。
综上所述,乙醇的工艺流程主要包括发酵和蒸馏两个环节。
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101265485A [43]公开日2008年9月17日[21]申请号200810037117.1[22]申请日2008.05.08[21]申请号200810037117.1[71]申请人复旦大学地址200433上海市邯郸路220号[72]发明人刘建平 李育阳 俞静 江佳稀 [74]专利代理机构上海正旦专利代理有限公司代理人陆飞 盛志范[51]Int.CI.C12P 7/06 (2006.01)C12R 1/645 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页[54]发明名称一种利用菊芋原料糖化和发酵同步进行生产乙醇的方法[57]摘要本发明属于生物技术领域,具体为一种利用菊芋原料生产乙醇的方法。
该方法包括,原料处理:鲜菊芋清洗干净,榨汁,或切片,烘干,磨粉;种子液制备:克鲁维酵母在以菊芋粉或菊芋汁为完全组分的种子培养液中培养;发酵:全菊芋汁或全菊芋粉配制的培养基中接入种子液,厌氧发酵生产乙醇,最后蒸馏获得乙醇。
本发明中种子培养基和发酵培养基成分均为菊芋汁或菊芋粉,不需添加任何辅助成分,而且发酵培养基中的菊芋原料不需预先糖化处理,利用种子液中克鲁维酵母所分泌产生的菊粉酶直接水解糖化菊芋原料中的多聚果糖,并同时进行发酵,产物乙醇浓度达到12%(v/v)。
本发明方法简单,实现糖化与发酵同步进行,降低了生产成本。
200810037117.1权 利 要 求 书第1/1页 1、一种利用菊芋原料糖化与发酵同步进行生产乙醇的方法,其特征在于具体步骤如下:(1)原料准备:用新鲜菊芋榨取菊芋计,调整菊芋计的总糖浓度至4%-18%(W/V);用新鲜菊芋粉碎抽取金菊芋粉;(2)菌种活化:取-80℃冻存的克鲁维酵母菌株划线接种于YEPD固体培养基上,在25℃-37℃培养箱中培养12小时以上,YEPD固体培养基组成为:酵母抽提物10g/L,蛋白胨20g/L,葡萄糖20g/L,琼脂20g/L,经高温灭菌;取一环YEPD固体培养基上的菌种接入YEPD液体培养基中25℃-37℃摇床活化培养12小时-20小时,YEPD液体培养基组成为:酵母抽提物10g/L,蛋白胨20g/L,葡萄糖20g/L,经高温灭菌;(3)种子液准备:用全菊芋粉或者菊芋汁配制种子培养液,糖浓度为4%-18%(w/v),经高温灭菌;将活化的克鲁维酵母按0.5%-5%(v/v)量接入种子培养液中,25℃-37℃摇床培养12小时-60小时,作为后续发酵的种子液;(4)发酵:采用如下三种发酵方式之一种:第一种,在糖浓度为4%-18%(w/v)菊芋汁中添加全菊芋粉配制发酵培养基,调节总糖浓度达到20%-30%(w/v),按照5%-20%(v/v)量接入种子液,在28℃-42℃厌氧条件下搅拌培养24小时-144小时,结束发酵,醪液送去蒸馏;第二种,直接用水溶解全菊芋粉,搅拌均匀,调节总糖浓度达到20%-30%(w/v),按照5%-20%(v/v)量接入种子液,在28℃-42℃厌氧条件下搅拌培养24小时-144小时,结束发酵,醪液送去蒸馏;第三种,用水溶解全菊芋粉,搅拌均匀,调节总糖浓度达到5%-20%(w/v),按照5%-20%(v/v)量接入种子液,在28℃-42℃厌氧条件下搅拌培养12小时以上,补加全菊芋粉,搅拌均匀,所添加的全菊芋粉与初始使用的全菊芋粉总糖浓度之和达到20%-30%(w/v),继续在28℃-42℃厌氧条件下搅拌培养,发酵总时间24小时-144小时,发酵结束后醪液送去蒸馏。
第36卷第8期2008年8月化 学 工 程C HEM IC A L ENG I N EER I NG (C H I NA )V o.l 36N o .8A ug.2008作者简介:刘振(1977)),男,博士,讲师,主要从事化工与生化过程研究,E-m ai:l li uzhen125@yah oo .co 。
同步闪蒸汽提发酵制乙醇刘 振1,曾爱武2(1.河南科技大学化工与制药学院,河南洛阳 471003;2.天津大学化工学院化学工程联合国家重点实验室,天津 300072)摘要:为提高乙醇生产发酵强度,提出了同步汽提闪蒸乙醇发酵新过程。
该过程集合了闪蒸发酵和汽提发酵的优点,在发酵的同时能更有效地在位分离乙醇,从而提高发酵强度。
通过与普通发酵、闪蒸发酵、汽提发酵等过程进行间歇实验比较,同步闪蒸汽提发酵过程具有发酵强度高的优势;而且,采用耐高温酵母高温发酵、提高通气量、闪蒸罐的进料流速可进一步提高其发酵强度。
该过程简单、高效,具有工业应用的潜力。
关键词:乙醇发酵;汽提;闪蒸;耦合过程中图分类号:TQ 021.8 文献标识码:A 文章编号:1005-9954(2008)08-0050-04Et hanol production by flash -stripping fer m entati onLIU Zhen 1,ZENG A -i w u2(1.Schoo l o f Che m ical Eng i n eering &Phar m aceutics ,H enan U niversity o f Science &T echnology ,Luoyang 471003,H enan Prov i n ce ,China ;2.S tate Key Laboratory of Che m ica lEng ineeri n g ,Schoo l of Che m icalEng i n eering and Techno l o gy ,T ianjin Un iversity ,T ian jin 300072,Chi n a)Abst ract :I n or der to i m prove the productivity o f et h anol fer m entation ,a ne w ethanol fer m entation process coupled w it h gas stri p p i n g and vacuu m flash ,na m ed as flash -str i p p i n g fer m entation,w as proposed .The pr ocess prov ided t h e advantages of bo t h stripping fer m entation and flash fer m entation ,and i m proved the ethanol productiv ity by i n creasi n g the i n -situ ethanol re m ova.l The batch fer m entation experi m ent i n d icates that flash -stripping fer m en tation has the advantage of higher e t h ano l producti v ity co m pared w ith trad itional fer m entation ,stri p p i n g fer m entation and flash fer m entati o n ;the fer m entation efficiency can be enhanced furt h er by using h i g h te mperature fer m en tation w ith t h er m ophilic yeas,t i n creasi n g the gas flux and feed rate to the flash tank .The process is si m p le and efficien.t It is pro m ising in industr i a l applicati o ns .K ey w ords :et h anol fer m entation ;stri p p i n g ;flash ;coup li n g process 乙醇发酵是典型的产物抑制过程,发酵的同时部分地移出乙醇,可极大地提高发酵强度,降低生产成本。
在目前的乙醇发酵-分离耦合技术中,闪蒸发酵[1]和汽提发酵[2]具有操作简单、对发酵醪液影响小、易于工业应用的优势,但也存在以下不足:汽提发酵乙醇分离效率较低,并受到空气压缩机能力的制约;闪蒸发酵会造成醪液的溶氧水平过低,不利于菌体的生长。
最大发酵强度与过程本身乙醇分离能力有关,为了进一步提高乙醇的在位移出能力,本文对新工艺过程)))同步闪蒸汽提发酵制乙醇[3]进行了研究,该过程相当于对发酵醪的乙醇进行了二级分离,强化了过程移出乙醇的能力;通入的惰性气体可以和无菌空气以适当的比例混合,保持醪液中稳定的溶氧条件,并且可代替机械搅拌;惰性气体可选择代谢副产物CO 2循环利用并回收。
1 材料和方法1.1 实验流程图1是实验流程示意图,实验采用了侧环式反应器(工作体积2.1L),反应器结构及流程说明参见文献[4]。
1-蠕动泵;2-CO2气瓶;3-转子流量计;4-气体预热器;5-保温加热带;6-连续发酵罐;7-补料罐;8-控温仪表;9-冷凝器;10-冰水浴;11-真空表;12-闪蒸罐;13-缓冲罐;14-真空泵;15-产品罐图1闪蒸汽提发酵工艺实验流程示意图Fig.1Sche m ati c fl ow s h eet of flash-stri p f er m entation process1.2菌种和培养基菌种采用酿酒高活性干酵母(安琪)。
初始发酵液质量浓度(g/L):葡萄糖,250;酵母膏,3; KH2PO4,5;(NH4)2SO4,2;M gSO4,0.2;Ca C l2,0.1。
1.3实验方法发酵一段时间(18h)后,乙醇质量浓度较高,开始进行汽提-闪蒸操作。
发酵过程中加入无菌水保持醪液体积不变。
控制条件为:CO2通气量0.2m3/h,进入闪蒸罐的流速10mL/m i n,温度30e。
1.4检测方法乙醇质量浓度检测采用气相色谱。
葡萄糖质量浓度采用DNS比色法。
细胞质量浓度采用比浊法。
2结果分析与讨论2.1不同发酵方式的比较图2比较了间歇发酵18h后,不同发酵方式对于发酵过程的影响。
图2不同发酵方式的对比F i g.2Co m pari son a m ong d ifferen t f er m entation process es图2(a)中随着发酵的进行,同步闪蒸汽提发酵细胞增长得最快,闪蒸操作次之,汽提操作最慢。
相应的图2(b)中,同步闪蒸汽提发酵葡萄糖消耗得最快,33h的时候,葡萄糖质量浓度小于1%,发酵基本结束。
而汽提和闪蒸操作则需经过36h。
采用普通间歇发酵,发酵结束需要43h(结果未附)。
图2 (c)反映了醪液中乙醇质量浓度随时间的变化,单独的闪蒸和汽提操作随着发酵的进行,乙醇质量浓度还逐渐升高。
而同步闪蒸汽提操作,乙醇质量浓度基本在60g/L左右,表明在此条件下,发酵生成的乙醇与闪蒸和汽提移出的乙醇达到了平衡。
通过表1计算表明,同步闪蒸汽提过程的发酵强度最大,相对于间歇发酵过程,发酵时间缩短了10h,发酵强度提高了1.3倍;另外,这3种操作方式中,闪蒸发酵乙醇转化率最低,这是因为该过程醪液中溶氧水平过低。
汽提发酵与同步闪蒸汽提发酵的乙醇转化率都超过90%,说明对酵母代谢过程影响不大。
表1不同发酵方式的比较*T ab l e1Co m parison a m ong different fer m en tati on processes 操作方式汽提产物总质量/g质量浓度/(g#L-1)闪蒸产物总质量/g质量浓度/(g#L-1)发酵强度/(g#h-1#L-1)乙醇转化率/%汽提发酵153.837.052.8891.23闪蒸发酵172.733.232.7286.17同步闪蒸汽提135.535.09166.332.043.1591.47 *乙醇转化率=实际乙醇得率/最大乙醇得率。
2.2通气量对于同步闪蒸汽提发酵的影响图3探讨了通气量对于同步闪蒸汽提发酵的影响。
#51#刘振等同步闪蒸汽提发酵制乙醇图3 通气量对于同步闪蒸汽提发酵过程的影响F i g .3 E ffect of gas fl ux on flash -stri p f er m entation从图3(a),(b)看到,随着通气量的增加,细胞增长得快,葡萄糖消耗得快。
从图3(c)看到,通气量越大,最终的乙醇质量浓度越低,这是由于大的通气量增加了乙醇的移出能力。
在发酵18)30h 内,通气量为0,0.20,0.40m 3/h 时,发酵强度分别为2.04,2.38,2.92g /(L #h),大的通气量有利于增加同步闪蒸汽提发酵过程的发酵强度。
但通气量为0.4m 3/h 时,随着发酵的进行,乙醇的质量浓度不断下降,说明在此条件下,乙醇的分离速度已大于乙醇的产生速度,再提高通气量对于发酵强度的提高效果会不明显。
发酵强度的提高一方面与过程在位分离乙醇的能力有关,另一方面还与菌种自身代谢乙醇的能力有关。
无疑采用高活性菌种、高细胞质量浓度发酵,更利于体现同步闪蒸汽提发酵过程的优越性。
2.3 温度对于同步闪蒸汽提发酵的影响图4探讨了温度对于同步闪蒸汽提发酵的影响。
图4(c)表明随着温度的升高,乙醇质量浓度下降得快,乙醇的分离效率高。
这与乙醇-水系统的实验结果一致[4]。
但在图4(c)也看到,在40e 下,随着发酵时间进行,乙醇的下降速度加快,这是由于40e 温度过高,容易引起酵母的老化,甚至死亡,乙醇的转化速度越来越低。
在18)30h 内,温度为30,35,40e 时,发酵强度分别为2.38,2.96,1.88g /(L #h),对于同步闪蒸汽提操作过程,满足酵母生长的前提下,尽量提高操作温度,对于过程有利。
这是由于闪蒸和汽提分离操作本质上都是基于气液平衡,提高温度有利于提高易挥发组分的分离效率。
图4 温度对于同步闪蒸汽提发酵的影响Fi g .4 E ffect of te m perat u re on fl as h-stri p fer mentati on2.4 闪蒸罐进料流速对同步闪蒸汽提发酵的影响图5探讨了闪蒸罐进料速度对于同步闪蒸汽提过程的影响。