固定化丁醇发酵工艺研究

发布时间：2023-02-09 10:13

　　丁醇是一种先进的生物燃料,作为石油能源的替代品,其优势在于比乙醇更高的热值,以及与汽油具有更好的兼容性。发酵生产丁醇的瓶颈在于产物抑制引起的低产率和低产量,多级连续化发酵方式提高丁醇产率的一条简单有效的途径,利用连续发酵和膜分离耦合工艺,降低丁醇的产物抑制,得到高浓度丁醇产物。本文以秸秆固定化发酵为基础,考察并优化三级连续固定化发酵,对高效的膜分离工艺进行了细考察和优化,并且将固定化连续策略与膜分离技术进行耦合,实现高效连续化的丁醇生产。具体工作如下：(1)考察三级固定化连续发酵工艺,优化补糖浓度和稀释率参数,获得较高的丁醇产率和糖转化率,补糖浓度70g·L-1,稀释率0.12·h-1,发酵液中丁醇浓度13g·L-1,ABE浓度20 g·L-1,丁醇的时空产率1.56g·(L·h)-1, ABE时空产率2.4 g-(L·h)-1(前人0.96 g·(L.h_-1),丁醇对糖的转化率为0.22g/g。(2)考察了渗透气化膜分离丁醇的效率,当温度55℃,1.5wt%的丁醇溶液分离后浓度达40wt%。优化分离工艺中料液浓度对丁醇分离的影响,其中丙酮的浓度对丁醇分离影响较大...

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号和缩略词说明
第一章 文献综述
    1.1 生物丁醇及发展现状
    1.2 丁醇发酵工艺
    1.3 丁醇回收和分离技术
        1.3.1 渗透气化分离技术
        1.3.2 聚合物渗透气化膜
        1.3.3 其他渗透气化膜
    1.4 丁醇的发酵分离耦合
        1.4.1 发酵与渗透气化耦合
    1.5 生物炼制的策略与展望
    1.6 前人研究基础
    1.7 本论文研究思路和内容
第二章 连续多级固定化发酵
    2.1 引言
    2.2 实验材料和方法
        2.2.1 实验材料和菌种
        2.2.2 菌种培养方法
        2.2.3 实验方法和工艺
        2.2.4 分析方法
    2.3 实验结果
        2.3.1 浓缩高粱汁补料三级固定化连续发酵
        2.3.2 低补料浓度下三级固定化连续发酵
    2.4 小结
第三章 丁醇膜分离技术
    3.1 引言
    3.2 实验材料和方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 膜分离表征参数
        3.2.3 实验装置和方法
        3.2.4 分析方法
    3.3 渗透气化分离实验结果
        3.3.1 丁醇-水体系下渗透气化膜性能考察
        3.3.2 ABE-水体系下渗透气化膜性能考察
        3.3.3 丙酮、乙醇浓度对丁醇渗透气化分离的影响
        3.3.4 小结
    3.4 GSVP分离实验结果
        3.4.1 料液温度对GSVP分离丁醇的影响
        3.4.2 膜温度对GSVP分离丁醇的影响
        3.4.3 对比蒸汽渗透GSVP与渗透气化VP
        3.4.4 小结
    3.5 ABE溶液中丁醇分离结果
        3.5.1 料液温度GSVP分离的影响
        3.5.2 膜温度对GSVP分离的影响
        3.5.3 ABE浓度对GSVP分离的影响
        3.5.4 渗透气化和GSVP在ABE分离中的对比
        3.5.5 小结
    3.6 总结
第四章 固定化连续发酵耦合在线膜分离
    4.1 引言
    4.2 实验材料和方法
        4.2.1 实验材料和菌种
        4.2.2 菌种培养方法
        4.2.3 实验方法和工艺
        4.2.4 分析方法
    4.3 实验结果
        4.3.1 游离载体与GSVP结合优势
        4.3.2 连续固定化发酵耦合间歇GSVP分离
        4.3.3 连续固定化发酵耦合渗透气化分离
    4.4 小结
第五章 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 论文创新点
    5.3 建议
参考文献
附录Ⅰ 实验用试剂
附录Ⅱ 实验用仪器
研究成果及发表的学术论文
致谢
作者和导师简介
附件



本文编号：3738704