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醋酸液态半连续发酵技术的研究

叶宇  
【摘要】: 食醋具有调味、抗菌、杀菌、增进食欲、促进消化、抗疲劳等食疗作用。醋酸也是一种非常重要的有机酸。国内食醋生产企业众多,但生产工艺和设备落后,生产过程难以稳定控制,发酵后期容易发生过氧化反应,放出大量热能,影响产品质量和经济效益。 本文自行设计发酵过程集散控制系统,采用自动化技术对乙醇浓度进行自动检测,防止过氧化反应发生。该系统由触摸式计算机和智能控制器构成,通过传感器和变送器与现场一次仪表相连,使用串口通讯,主要完成现场酒精度和溶解氧浓度的在线检测及温度、pH、转速、泡沫液位实时控制。 在研究室自主开发的自吸式发酵罐上进行醋酸分批发酵,气液传质混和良好,气体分布均匀,发酵周期短。发酵至35小时左右酸度达到47.2g/L,平均产酸速率为1.35g/L·h,醇酸转化率为81.38%。随后,发酵液酸度开始下降,醋酸菌进一步将醋酸氧化成CO2和H2O,发生过氧化反应。 根据中心复合设计原理,以发酵液总浓度(X1)和分割量(X2)为自变量,以平均产酸速率(Y1)和醇酸转化率(Y2)为响应值设计了两因素五水平共10个点的实验。在自行设计的发酵过程集散控制系统下,进行醋酸半连续发酵,不断监测发酵过程中酒精度的变化。使用响应面回归分析方法优化实验条件,确定分割量为27%,发酵液总浓度为6.2。通过软件预测,得到发酵平均产酸速率为2.32g/L·h,醇酸转化率为97.17%。采用优化的实验条件,进行验证实验,平均产酸速率为2.29g/Lh,醇酸转化率为95.36%。与分批发酵相比较,整个半连续分割过程中菌体浓度C X0始终大于零,菌体能够维持较高的产酸速率,菌体生长和随尾气挥发所耗酒精减少,醇酸转化率提高了17.2%,非生产时间缩短,降低了成本。


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