生料玉米淀粉同步糖化發(fā)酵乙醇動(dòng)力學(xué)的研究.pdf

1、發(fā)酵酒精作為新型的綠色可再生原料在食品、化工、醫(yī)藥等很多領(lǐng)域都占有重要地位。通過發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型描述發(fā)酵過程中各狀態(tài)變量間的關(guān)系,不僅可以定量地解釋發(fā)酵過程,還可以為發(fā)酵過程的分析、設(shè)計(jì)、優(yōu)化和操作提供理論依據(jù)。從生料玉米淀粉到產(chǎn)物酒精的生成通常包含淀粉經(jīng)由酶水解成葡萄糖和葡萄糖通過酵母發(fā)酵產(chǎn)酒精兩個(gè)階段;生料玉米淀粉同步糖化發(fā)酵是生料玉米淀粉不經(jīng)蒸煮、液化等過程,直接在發(fā)酵罐中進(jìn)行糖化,產(chǎn)糖與發(fā)酵同時(shí)進(jìn)行的工藝;相比于傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝,它

2、工藝簡單,節(jié)省了發(fā)酵時(shí)間,降低了設(shè)備投資,減少了能量消耗,消除了高濃度糖的抑制作用。本文分別對(duì)酶解過程和發(fā)酵過程的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。
　　對(duì)于酶解過程,本文研究了產(chǎn)物濃度,底物濃度及酶失活對(duì)酶解產(chǎn)糖速率的影響,通過酶解實(shí)驗(yàn)確定了產(chǎn)物抑制點(diǎn)的存在,經(jīng)分析得出其值為6.95g/L,給出了包含產(chǎn)物抑制、抑制點(diǎn)和酶失活的酶解動(dòng)力學(xué)模型,通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合得出模型參數(shù)Km=14.51g/L,Vm=0.8429g/(L·min),KG=0.

3、0080g/L,a=20.6831,模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合度R2為0.9939。
　　對(duì)于發(fā)酵過程,討論了產(chǎn)物的濃度,菌體的生長,還原糖、總糖的積累和消耗隨時(shí)間的變化關(guān)系以及酒精生成動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)的不同求解方法對(duì)結(jié)果的影響;結(jié)合經(jīng)典發(fā)酵動(dòng)力學(xué)并從化學(xué)工程的角度建立模型來描述產(chǎn)物酒精的生成過程,所建立模型對(duì)最大酒精濃度的預(yù)測值52.7~66.4g/L與實(shí)驗(yàn)值較為接近,對(duì)水料比為1.5、2.5、3.5、4.5實(shí)驗(yàn)的擬合度R2分別為0.9