自絮凝酵母酒精连续发酵耦合废糟液全循环工艺
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、O.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。
自絮凝酵母;酒精发酵;生物反应器;清洁生产;废糟液治理
天津大学
硕士
生物化工
董晓燕;石新杰
2010
中文
X783
50
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）