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关键词：
香蕉酒,发酵,葡萄酒酵母,果胶酶
发表时间：
2012-10-28 10:25:24
摘要： 把发酵与硅橡胶膜渗透汽化相耦合构成膜生物反应器，可以产出乙醇平均质量分数为32 %~35 %的蒸汽状态乙醇粗产品，需要在下游进一步精制浓缩才能得到普通工业乙醇或无水燃料乙醇。基于前期大量实验室实验工作基础上，提出了膜生物反应器+ 真空精馏+ 分子筛变温变压吸附脱水工艺方案，以实现工业乙醇和燃料乙醇的高效率和清洁化生产.
以分批发酵或连续发酵结合精馏分离的大规模工业化乙醇生产工艺是现在成熟的乙醇生产技术[1]。但这种以糖或淀粉质为原料通过生物发酵生产乙醇的工艺有几个固有的严重缺点： ①由于乙醇对酵母的抑制作用，酵母都是一次性培养和使用，基本不能循环利用，造成酵母利用率低、发酵密度低，反应器内酵母细胞密度一般在10 g/L 左右， 导致发酵反应器的生产强度低，乙醇产率在1～2 g/L·h；②细胞不能循环利用也导致糖到乙醇的转化率低，工业中的发酵转化率很少超过80 %；③过程能耗高， 其中蒸馏操作所消耗的能量占整个生产过程消耗能量的一半以上； ④最严重的问题是环境污染，以生物质为原料的加工工业中，乙醇工业是仅次于造纸业的污染环境的工业。针对上述4 个问题，许多连续发酵新技术正在被开发研究，如溶剂萃取、真空蒸馏、CO2气提、渗透蒸发连续发醇技术。H.Udriot 等人报道[2]，在无膜蒸馏下间歇发酵22 h，葡萄糖转化率、乙醇浓度、细胞浓度和乙醇产率分别为60 %、24.4 g/L，2～3 g/L 和0.99 g/L·h。而在有膜蒸馏的情况下连续发酵18 h，对应指标为100 %、32.0 g/L、7.3 g/L、1.85 g/L·h，乙醇产率提高了87 %， 但该系统长期操作存在膜污染和渗透通量下降的问题。Nomura 等人[3]构造的内置式渗透蒸发膜生物反应器工作体积为0.5 L， 有效膜面积为12.6 cm2，发酵温度30 ℃，耦合渗透蒸发连续发酵48 h，反应器内乙醇的浓度控制在50 g/L， 膜总通量为100～500 g/m2·h， 膜分离因子为88，48 h 后由于发酵液中不溶物在膜表面沉积，渗透通量和选择性迅速降低，需要在500℃煅烧以后才恢复其性能。本实验室前期对硅橡胶膜的性能进行了研究，石尔[4]构造了工作体积为4 L、有效膜面积为0.08 m2 膜生物反应器，用干酵母在35 ℃进行封闭循环连续发酵， 反应器内乙醇浓度控制在30～50 g/L，膜总通量维持在800～1050 g/m2·h，乙醇通量为140～250 g/m2·h，膜分离因子为5.1～8.6，得到乙醇质量浓度17.4 %～27.1 %的产品。系统连续运行296 h，没有出现膜污染现象，膜显示了稳定的理化性能和良好的机械性能。
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