雙環(huán)流厭氧反應(yīng)器研究及其在清液酒精發(fā)酵中的應(yīng)用

1、鄭州大學(xué)碩士學(xué)位論文雙環(huán)流厭氧反應(yīng)器研究及其在清液酒精發(fā)酵中的應(yīng)用姓名：劉龍飛申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：化工過程機(jī)械指導(dǎo)教師：馬曉建方書起20040520鄭州大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文力為O0946克／毫升發(fā)酵液。對(duì)前者進(jìn)行了放大試驗(yàn)，結(jié)果表明，即使在較大的高徑比(4375：1)的生物反應(yīng)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(dá)到8908％；這就說明小麥粉清液酒精發(fā)酵工藝有很好的應(yīng)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(dòng)性，為環(huán)流反應(yīng)器應(yīng)用于酒精發(fā)酵領(lǐng)域找尋了一條很好的途徑。在淀粉質(zhì)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(dòng)力不斷向細(xì)胞表面擴(kuò)散，通過細(xì)胞膜滲透到細(xì)胞內(nèi)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(kuò)散傳質(zhì)的方式向發(fā)酵液主流擴(kuò)散。在發(fā)酵開始的短時(shí)間內(nèi)，發(fā)酵液中溶解的C02達(dá)到飽和，后續(xù)生成的C02以氣泡形式依附在細(xì)胞表面，阻礙了酒精通過細(xì)胞附近的滯流

3、層向發(fā)酵液主流的擴(kuò)散和葡萄糖向細(xì)胞的擴(kuò)散，必然在細(xì)胞表面形成一個(gè)高酒精濃度區(qū)域，加速了細(xì)胞的衰老，也必然使糖化酶作用底物類似物長時(shí)間維持一個(gè)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(qiáng)制發(fā)酵液環(huán)流，增大液體的湍動(dòng)，一方面可以防止醪液沉淀，另一方面則可促使C02氣泡及時(shí)脫離細(xì)胞表面，加速酒精向發(fā)酵液主流的擴(kuò)散和葡萄糖向細(xì)胞的擴(kuò)散，可能延緩細(xì)胞的衰老，保持較強(qiáng)的發(fā)酵能力，同時(shí)減輕了糖化酶的抑制作用。為此，本課題在正交試驗(yàn)確定的優(yōu)化發(fā)

4、酵工藝條件基礎(chǔ)上，利用新型雙環(huán)流厭氧反應(yīng)器進(jìn)行小麥粉清液酒精發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，研究了第8～20h發(fā)酵液強(qiáng)制雙環(huán)流的小麥粉清液酒精發(fā)酵過程和全周期強(qiáng)制雙環(huán)流的小麥粉清液酒精發(fā)酵過程；實(shí)驗(yàn)過程中外環(huán)流流量都控制在600I／h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在發(fā)酵過程中用泵強(qiáng)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(shí)，發(fā)酵液的強(qiáng)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(guān)鍵詞：雙環(huán)流厭氧反應(yīng)器；流體力學(xué)；傳熱；清液發(fā)