超高濃度酒精連續(xù)發(fā)酵過(guò)程中振蕩行為的模擬及弱化機(jī)理的研究.pdf

1、在利用釀酒酵母進(jìn)行超高濃度酒精連續(xù)發(fā)酵過(guò)程中，觀察到了一種持久穩(wěn)定的振蕩現(xiàn)象，表現(xiàn)為當(dāng)嚴(yán)格控制發(fā)酵參數(shù)時(shí)，發(fā)酵罐中殘?zhí)?，酒精，生物量濃度呈現(xiàn)大幅度的周期性波動(dòng)。前期工作推測(cè)，細(xì)胞對(duì)環(huán)境脅迫的延遲反應(yīng)是引起振蕩的主要原因之一。本文在已有發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究工作基礎(chǔ)上，引入時(shí)滯加權(quán)因子，對(duì)酵母細(xì)胞比生長(zhǎng)速率進(jìn)行加權(quán)處理，進(jìn)而建立了物料衡算微分方程組，描述這一動(dòng)態(tài)過(guò)程，并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行估值和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 前期實(shí)驗(yàn)工作發(fā)現(xiàn)，填料具有弱化超高濃度

2、酒精連續(xù)發(fā)酵過(guò)程振蕩現(xiàn)象的作用并進(jìn)而推斷填料對(duì)振蕩現(xiàn)象的弱化機(jī)理可能是其對(duì)酵母細(xì)胞的固定化作用。本實(shí)驗(yàn)采用了由一個(gè)攪拌式反應(yīng)器與三個(gè)管式反應(yīng)器串聯(lián)組成的反應(yīng)器系統(tǒng)，并在管式反應(yīng)器中填加表面性能差異明顯，因而細(xì)胞固定化效果不同的填料：90目φ10×10mm的不銹鋼絲網(wǎng)環(huán)、5×5×10mm的木塊和10×10×10mm多孔性聚氨酯，其對(duì)酵母細(xì)胞固定化效果依次增強(qiáng)。通過(guò)比較這三種填料對(duì)振蕩現(xiàn)象弱化效果的差異，以期闡明填料弱化振蕩現(xiàn)象的機(jī)理。實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)果表明，盡管木塊填料對(duì)酵母細(xì)胞的固定化效果介于不銹鋼絲網(wǎng)環(huán)和聚氨酯填料之間，但它對(duì)振蕩現(xiàn)象的弱化效果卻最好，表明填料對(duì)振蕩現(xiàn)象的弱化作用，不僅與細(xì)胞固定化作用有關(guān)，而且還受其它因素影響。進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析表明，填料改變反應(yīng)器內(nèi)部微環(huán)境，進(jìn)而導(dǎo)致酵母細(xì)胞比生長(zhǎng)速率的改變，及反應(yīng)器填充填料后有效工作容積的降低，在培養(yǎng)基流加速率不變的條件下導(dǎo)致反應(yīng)器稀釋速率相應(yīng)增大，也對(duì)振蕩現(xiàn)象的弱化產(chǎn)生影響。 實(shí)驗(yàn)考查了不同酵母菌株在超高濃度酒精連