CO气提耦合真空闪蒸进行发酵乙醇的在位分离

摘要

乙醇是用途最广和用量最大的有机溶剂之一,并且作为汽油添加剂,还是解决严重的城市污染的一种清洁可再生燃料.甚至燃料乙醇还被认为是摆脱对进口石油依赖的战略物资.因此许多国家都开始积极的发展燃料乙醇的生产.但是由于传统的乙醇发酵工艺发酵效率低、能耗高,使得乙醇的生产成本远远高于石油的价格,极大的抑制了乙醇工业的发展.本论文从影响发酵的各个因素入手,分别研究了底物浓度、产物浓度和气提种类及通气量等因素对发酵过程的影响,确定了适宜的发酵条件,并建立了一个新的产物抑制动力学方程,能够准确地确定发生明显产物抑制效应时的产物乙醇浓度和抑制效应的强度.本论文的核心部分是产物乙醇的在位分离技术.本研究在前人的基础上,将气提发酵和真空闪蒸发酵耦合起来,并利用游离细胞循环技术,提出了一个新的发酵乙醇的在位分离方法.新方法综合了气提与真空闪蒸的优点,能够将发酵罐中的乙醇浓度保持在较低的范围内,在一定程度上能消除产物抑制效应,同时也能够提高粗乙醇产品的浓度,降低后序分离工段的能耗,极大地降低了发酵乙醇的生产成本.

目录

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前言

第一章文献综述

1.1燃料乙醇的研究意义

1.1.1转化陈粮

1.1.2缓解能源危机

1.1.3减少环境污染

1.1.4弥补蛋白饲料资源的不足

1.1.5推动农业产业化和农业生态良性循环

1.2乙醇的生产方法

1.2.1乙烯水合法

1.2.2发酵法

1.3乙醇发酵过程的主要影响因素

1.3.1 底物的影响

1.3.2产物的影响

1.3.3温度的影响

1.3.4 pH值的影响

1.4传统发酵乙醇生产工艺

1.4.1传统发酵工艺流程

1.4.2传统发酵工艺存在的问题

1.5现阶段乙醇发酵工艺的发展

1.5.1新菌种的研究

1.5.2新耦合发酵工艺的研究

1.5.3新型发酵技术的研究

1.6对发酵乙醇工业的展望

第二章实验部分

2.1实验材料和实验设备

2.1.1实验原料

2.1.2发酵培养基

2.1.3主要实验设备及分析仪器

2.2实验装置

2.3实验方法

2.4分析方法

2.4.1乙醇浓度的测定

2.4.2葡萄糖浓度的测定

2.4.3细胞浓度的测量

第三章 实验结果和分析

3.1乙醇发酵动力学实验研究

3.1.1动力学模型

3.1.2模型参数的计算和分析讨论

3.1.3模型讨论

3.1.4小结

3.2乙醇发酵条件的研究

3.2.1底物浓度对发酵的影响

3.2.2产物浓度对发酵的影响

3.2.3不同气提量及气体种类对发酵的影响

3.3不同发酵方式的对比

3.4不同操作条件对耦合乙醇发酵的影响

3.4.1温度的影响

3.4.2气提量的影响

3.4.3稀释率对连续耦合发酵的影响

3.4.4小结

第四章结论和展望

4.1结论

4.2展望

符号说明

参考文献

附录

发表论文和科研情况说明

致谢