乙醇同步糖化發(fā)酵動力學模型的研究.pdf

1、酒精作為現代食品、醫(yī)藥和化工工業(yè)用原料，在國民經濟中占有重要地位。自20世紀70年代世界上連續(xù)發(fā)生了兩次石油危機以來，酒精作為一種新型生物能源更備受到各個國家重視。同步糖化發(fā)酵工藝將糖化過程和發(fā)酵過程兩個工序結合到一塊，和傳統(tǒng)發(fā)酵工藝相比，減少了工段，降低了整體發(fā)酵時間，從而降低了能耗，大大提高了乙醇生產效率。乙醇同步糖化發(fā)酵動力學的研究有助于人們更好的認識同步糖化發(fā)酵過程，為工業(yè)的放大及生產操作條件的優(yōu)化提供理論基礎。糖化酶的酶解動力

2、學已經有許多研究報道，乙醇發(fā)酵的動力學的研究報道也很多，但同時糖化和發(fā)酵的動力學研究還罕見報道。本文根據糖化酶在乙醇同步糖化發(fā)酵實驗過程中表現出的菌體生長、乙醇生成和底物消耗規(guī)律，建立了乙醇同步糖化發(fā)酵還原糖消耗動力學模型。
　　 文中對糖化酶酶解過程中的產物抑制現象、酶失活現象進行了研究。通過實驗確定了同步糖化發(fā)酵條件(40℃、pH4.5)下糖化酶酶反應中，米氏常數為1.489mg·mL-1，產物抑制常數為0.199mg·mL

3、-1。由酶解反應方程推導得到了乙醇同步糖化發(fā)酵還原糖生成動力學模型。
　　 分析了乙醇同步糖化發(fā)酵過程中菌體生長、產物生成和底物消耗隨時間的變化關系及特點，討論了溶氧(DO)含量、pH、溫度對酒精發(fā)酵中乙醇生成過程的影響及料水比對乙醇收率的影響。
　　 對Logistic模型進行修正，重新規(guī)定了Logistic模型中比生長速率的參照物，將原來的參照物菌體濃度項定義為乙醇含量項，得到了同步糖化發(fā)酵產物生成動力學模型。利用修

4、正的Logistic模型對初始料水比為1:4.0、1:3.5、1:3.0、1:2.5的同步糖化發(fā)酵實驗數據進行擬合。得到理論最大乙醇濃度Pmax數值范圍在68.88～87.79g/L，與實驗中最大乙醇濃度基本一致相對誤差都在7％以下。
　　 通過線性擬合實驗數據、經典公式參數計算、Matlab擬合計算等方式對建立的同步糖化發(fā)酵還原糖消耗動力學模型參數進行求解，并通過實驗數據對模型進行驗證。從預測結果來看，所建立的還原糖消耗動力學