雙環(huán)流厭氧反應器研究及其在清液酒精發(fā)酵中的應用

1、鄭州大學碩士學位論文雙環(huán)流厭氧反應器研究及其在清液酒精發(fā)酵中的應用姓名：劉龍飛申請學位級別：碩士專業(yè)：化工過程機械指導教師：馬曉建方書起20040520鄭州大學碩士研究生學位論文力為O0946克／毫升發(fā)酵液。對前者進行了放大試驗，結果表明，即使在較大的高徑比(4375：1)的生物反應器中，采用較大的裝料系數(shù)(0857)，小麥粉清液濃糖發(fā)酵(初始總糖濃度為224％)的發(fā)酵效率仍能達到8908％；這就說明小麥粉清液酒精發(fā)酵工藝有很好的應用前

2、景。另一方面，采用清液酒精發(fā)酵工藝，發(fā)酵醪具有較好的流動性，為環(huán)流反應器應用于酒精發(fā)酵領域找尋了一條很好的途徑。在淀粉質原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精的過程中，水解生成的葡萄糖以濃度差為推動力不斷向細胞表面擴散，通過細胞膜滲透到細胞內部，經(jīng)由EMP途徑生成產(chǎn)品酒精和付產(chǎn)物C02。酒精和C02又必須以擴散傳質的方式向發(fā)酵液主流擴散。在發(fā)酵開始的短時間內，發(fā)酵液中溶解的C02達到飽和，后續(xù)生成的C02以氣泡形式依附在細胞表面，阻礙了酒精通過細胞附近的滯流

3、層向發(fā)酵液主流的擴散和葡萄糖向細胞的擴散，必然在細胞表面形成一個高酒精濃度區(qū)域，加速了細胞的衰老，也必然使糖化酶作用底物類似物長時間維持一個較高濃度，抑制了糖化酶的活性。如果在發(fā)酵過程中用泵強制發(fā)酵液環(huán)流，增大液體的湍動，一方面可以防止醪液沉淀，另一方面則可促使C02氣泡及時脫離細胞表面，加速酒精向發(fā)酵液主流的擴散和葡萄糖向細胞的擴散，可能延緩細胞的衰老，保持較強的發(fā)酵能力，同時減輕了糖化酶的抑制作用。為此，本課題在正交試驗確定的優(yōu)化發(fā)

4、酵工藝條件基礎上，利用新型雙環(huán)流厭氧反應器進行小麥粉清液酒精發(fā)酵實驗，研究了第8～20h發(fā)酵液強制雙環(huán)流的小麥粉清液酒精發(fā)酵過程和全周期強制雙環(huán)流的小麥粉清液酒精發(fā)酵過程；實驗過程中外環(huán)流流量都控制在600I／h。實驗結果表明，在發(fā)酵過程中用泵強制雙環(huán)流發(fā)酵液，明顯提高了醪液酒度和發(fā)酵效率，縮短了發(fā)酵周期。同時，發(fā)酵液的強制雙環(huán)流提高了傳熱效率，有效防止了高溫染菌，降低了發(fā)酵醪的增酸幅度。關鍵詞：雙環(huán)流厭氧反應器；流體力學；傳熱；清液發(fā)