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《江南大学》 2008年
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丁醇萃取发酵耦联生产“改良型”生物柴油过程的性能优化研究

张龙云  
【摘要】: 传统方法下丙酮-丁醇发酵的溶剂浓度低,回收精制发酵产物大量耗能,因此开发使用无产物精制、直接利用发酵产物的生物加工过程备受关注。一些国外研究报道表明,向生物柴油中添加化学合成的丁醇是改善生物柴油品质的有效途径。采用生物柴油作为发酵萃取剂,既可以从发酵液中移除毒性溶剂产物、缓解产物抑制作用、提高发酵生产强度,又可以将萃取有丁醇的生物柴油作为“高品质”生物柴油直接推广使用,省去耗能的溶剂产品回收过程。本研究中,发酵生产以玉米醪为培养基。前期研究使用的是7%(w/v)的玉米醪培养基,发酵结束后淀粉耗尽,萃取发酵的优势没有得到充分发挥。为进一步强化丁醇萃取发酵性能,本研究将玉米醪培养基的浓度从7%提高到15%。这样不仅不会引起底物抑制作用,而且可以确保在萃取发酵过程中始终有足够营养成分。通过优化生物柴油添加量,使丁醇静态萃取发酵性能进一步得到强化,在优化条件下总溶剂产量达到31.55 g/L-发酵液,比传统分批发酵提高了54.88%。 回用萃余液用于次轮发酵的配料,既可以节省宝贵的水资源,又可减少污染排放的负荷。研究结果表明,条件控制得当,50%左右的萃余液可以得到回用,有望逐步向国家倡导的“节能减排”工业生产模式靠近。 在丙酮-丁醇发酵中,溶剂产物丁醇的生成需要消耗大量的还原力(NADH),而生成丙酮的一路则不需要任何还原力。强化还原力(添加电子载体物质)可以强化丁醇的生成。本研究向培养基中添加0.1%(w/v)中性红,并且与地沟生物柴油耦联发酵。实验结果表明,与对照(无中性红)相比,生物柴油中的丁醇浓度和“实质性丁醇得率”分别从11.3g/L和13.8%增加到13.4 g/L和18.1%,提高幅度分别达到19%和31%,同时萃余液相中丙酮浓度降低28%,高丁醇/低丙酮的发酵特征和目标得到初步体现。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TE667

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