丙丁清液發(fā)酵及廢液循環(huán)利用工藝的研究.pdf

1、清液發(fā)酵即通過對(duì)發(fā)酵原料進(jìn)行綜合加工以達(dá)到提前除渣的目的,將除渣后的清糖液用以發(fā)酵,或直接通過發(fā)酵將原料充分利用從而使發(fā)酵液澄清。采用清液發(fā)酵具有諸多優(yōu)點(diǎn),如污染小于帶渣發(fā)酵；便于發(fā)酵新技術(shù)的應(yīng)用；改善裝置運(yùn)行狀況；發(fā)酵液可循環(huán)利用,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排等,同時(shí)發(fā)酵廢液中殘留的少量可發(fā)酵性糖及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可被循環(huán)利用。目前,清液發(fā)酵已應(yīng)用于乙醇工業(yè)化生產(chǎn),但在丙酮、丁醇生產(chǎn)中還未見報(bào)道。本試驗(yàn)以丙酮丁醇梭菌8008、8012(CICC)為菌種,

2、進(jìn)行了丙酮丁醇清液發(fā)酵的研究。論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　 1)對(duì)丙酮丁醇清液發(fā)酵進(jìn)行了初步研究。首先采用以葡萄糖為碳源的半合成培養(yǎng)基進(jìn)行丙丁清液發(fā)酵,溶劑產(chǎn)量最高僅為8.43g/L,且有大量的殘?zhí)俏幢焕?試驗(yàn)結(jié)果不理想。然后分別以紅糖溶液、白糖溶液進(jìn)行發(fā)酵,結(jié)果表明紅糖較白糖利用率高,溶劑產(chǎn)量為14.50g/L,因?yàn)槭羌t糖含有更為豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,更適于微生物生長(zhǎng)利用。但比玉米粉發(fā)酵的溶劑產(chǎn)量仍有較大差距。最終采用玉米粉

3、浸泡液添加葡萄糖為碳源進(jìn)行發(fā)酵,得到溶劑產(chǎn)量可達(dá)20.81g/L,發(fā)酵效果良好。
　　 2)以玉米淀粉為碳源進(jìn)行了丙丁清液發(fā)酵的研究。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),以50mL容量瓶發(fā)酵,分別在未抽真空與抽真空條件下,溶劑產(chǎn)量相差不大,因此可省去抽真空操作,簡(jiǎn)化試驗(yàn)過程。結(jié)果表明,采用玉米粉浸泡液添加玉米淀粉發(fā)酵良好,溶劑產(chǎn)量可達(dá)到21.63g/L,最適玉米粉浸泡濃度為200g/L,玉米淀粉醪液濃度為7％,α-淀粉酶添加量為0.1％,發(fā)酵周期為72

4、h,糊化時(shí)間為45min。
　　 3)清液發(fā)酵完成后,進(jìn)行了發(fā)酵廢液循環(huán)利用的研究。將發(fā)酵廢液與玉米粉浸出液按不同體積比混合后進(jìn)行丙丁發(fā)酵,結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著發(fā)酵廢液含量的增加,溶劑產(chǎn)量逐漸降低。當(dāng)采用發(fā)酵廢液發(fā)酵時(shí),溶劑產(chǎn)量由未添加發(fā)酵廢液時(shí)的21.63 g/L降至0.96g/L,抑制作用明顯。維持發(fā)酵廢液與玉米浸出液的比例不變,調(diào)節(jié)初始的pH值為6.0,溶劑產(chǎn)量仍然較低,有待進(jìn)一步研究。
　　 4)本試驗(yàn)研究了以玉米淀粉

5、為碳源,酸根離子對(duì)丙酮丁醇清液發(fā)酵的影響。結(jié)果表明:SO32-抑制作用明顯,且隨濃度的增加,抑制作用增強(qiáng)。SO42-,Cl-,CO32-,Ac-,PO43-相對(duì)應(yīng)的鈉鹽、銨鹽濃度在0.2～1.0g/L(w/v)范圍內(nèi)發(fā)酵正常,其中溶劑產(chǎn)量最高達(dá)到22.09g/L。SO42-,Cl-對(duì)應(yīng)鹽質(zhì)量濃度增加到2.0g/L時(shí),溶劑產(chǎn)量有所下降。在不同質(zhì)量濃度下,分別將幾種鈉鹽、銨鹽混合添加到培養(yǎng)基中,研究其對(duì)發(fā)酵的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),未添加亞硫酸鹽的