发酵萃取耦合工艺生产丁醇条件的优化

传统丙酮丁醇发酵的产物抑制作用造成丁醇产量较低,本文选择发酵萃取耦合工艺将丁醇原位分离出来,以降低抑制作用。通过冷模试验、生长影响试验和萃取发酵试验,确定了有机相条件和发酵萃取耦合工艺:有机萃取相为油醇中加入20%癸醇,相比为1∶5(有机相∶水相),发酵24h后将有机相导入发酵体系中。利用该工艺,丁醇和总溶剂产量分别比传统发酵的相应产量提高了23.99%和13.33%。

全发酵液萃取丙酰螺旋霉素的研究

利用双水相技术，并与有机溶剂萃取技术结合，于ｐＨ８．０～８．５，采用１４％聚乙二醇２０００－１８％Ｎａ２ＨＰＯ４系统，建立了丙酰螺旋霉素的全发酵液萃取新工艺。小试收率达到６９．２％，对照的乙酸丁酯萃取工艺的收率为５３．４％。

丁醇萃取发酵耦联生产改良型生物柴油过程的性能优化

传统丙酮丁醇发酵的产物浓度太低,蒸馏回收发酵产品大量耗能。为研究探讨直接利用发酵产物的可能性,在15%高初始玉米醪浓度条件下、以地沟生物柴油为萃取剂,探讨了生物柴油添加量、萃余液回用率、和添加微量电子供体对丁醇发酵耦联生产改良型生物柴油过程各主要性能指标的影响。通过环境条件优化,地沟生物柴油的质量显著提高,16烷值由51.4提高至54.4;添加微量中性红后"丁醇实质性得率"可以达到18%,耗能的发酵产品回收过程有望省去;萃余液回用率超过50%,有望逐步向国家所大力倡导的"节能减排"的工业生产模式靠近。

丙酮/丁醇萃取发酵及动力学研究

研究了用油醇为萃取剂进行丙酮/丁醇游离细胞间歇和补料间歇萃取发酵过程。结果表明,萃取发酵可以减轻产物对微生物的抑制作用,提高初始底物浓度,增加发酵速率。建立了间歇萃取发酵的动力学模型,该模型能够描述在间歇萃取发酵过程中底物、微生物、产物及pH的变化规律。

三相流化床中固定化米根霉萃取发酵生产L-乳酸

以ＴＲＰＯ／磺化煤油为萃取剂，在２Ｌ三相流床反应器中进行了固定化米根霉原位萃取和异位萃取发酵生产Ｌ乳酸的实验，结果表明，发酵液中的ｐＨ值能被控制在３５左右，产酸速率高达每小时，每１Ｌ固定化颗粒产生１１ｇＬ乳酸。提出了一个数学模型用以描述萃取发酵中Ｌ乳酸的积累及在各相的分配情况。

添加表面活性剂改善丁醇萃取发酵性能

研究了各种表面活性剂对丁醇萃取发酵的影响。丁醇发酵中有大量H2、CO2气体生成,生成的气泡携带发酵溶剂产物(丁醇、丙酮)进入萃取液相,促进了水相中发酵毒性产物向萃取液相的移动。研究发现,表面活性剂可以降低气-液膜的表面张力,促使大气泡破碎,从而使发酵产气以较小气泡的形式穿过萃取液相。添加表面活性剂可以强化发酵溶剂产物从水相到萃取相的移除速度,缩短发酵产物在油水两相中达到平衡的时间,有利于提高发酵生产强度。以地沟生物柴油为萃取剂,吐温-80的添加量为质量分数0.140%时,与对照相比(无表面活性剂的萃取发酵),相同发酵时间内萃取相中丁醇体积分数提高了21.2%,总溶剂生产强度也提高了16.5%。

丙酮/丁醇间歇萃取发酵

为了防止丙酮/丁醇发酵过程中代谢产物丁醇对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌(Closlridium acetobutylicum)的抑制作用,进行了萃取和发酵相结合过程的研究。从十三种有机化合物对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌的毒性以及它们的物理性能出发,选出了油醇和混合醇(油醇和硬脂醇的混合物)作为丙酮/丁醇萃取发酵的萃取剂。和用正交试验考察了以油醇作萃取剂时,发酵温度、初始葡萄糖浓度和油水比等三因素对游离细胞、固定化细胞的无搅拌间歇萃取发酵的影响。根据正交试验结果,研究了发酵温度41/35℃、油水比1∶2和不同初始葡萄糖浓度时的间歇搅拌萃取发酵。当初始葡萄糖浓度为110(g/1)时,发酵结束水相丁醇浓度5.12(g/1)、折合水相丁醇浓度16.27(g/1)、折合水相总溶剂浓度33.63(g/1),发酵过程的葡萄糖利用率98.0％。总浓剂产率0.312。研究结果表明:萃取发酵可以减轻产物丁醇对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌的抑制、提高初始葡萄糖浓度、减少生产过程的废水量,为降低产物分离的能耗和总溶剂的生产成本打下了基础。

有机酸萃取发酵过程的研究进展

萃取发酵是解决发酵过程中的产物抑制 ,提高产率及转化率的有效手段。本文以有机酸的萃取发酵过程为例 ,介绍了萃取发酵过程的特点、溶剂毒性对细胞生长的影响、萃取剂的选择和操作条件的选优等方面的研究进展 。

离子交换树脂萃取发酵法生产柠檬酸的研究

本文提出了一种利用离子交换树脂萃取发酵法生产柠檬酸的新方法。该方法将离子交换树脂填充柱与发酵反应器相连接,发酵一定时间后,发酵液流经离子交换柱,分离出产物柠檬酸,再返回发酵反应器循环使用。与传统的发酵方法相比,萃取发酵使发酵周期由9天缩短到6天,糖转化率由原来的88.4％提高到96.6％,柠檬酸生产速率由0.447g/I·h提高到0.753g/l·h。

原位萃取发酵耦合工艺高产丁醇的初步研究

以粮食为原料通过发酵法生产丁醇是一种经典的方法。然而,发酵工艺中存在着缺陷:低浓度的丁醇会对生物系统产生强毒性,由此限制了丁醇的高产。而原位萃取发酵耦合(在发酵过程中采用了有机溶剂连续移走发酵产物以消除产物抑制作用)工艺,是解决上述缺陷的有效途径。本试验开展了原位萃取有机溶剂的筛选、配比的研究。结果表明:在所选的油-20%癸醇、油-40%癸醇、正辛醇、正庚醇、乙酸乙酯5种有机萃取剂中,其中油-20%癸醇,1∶5的配方对生产菌种毒性最低,丁醇总产量达19.21 g/L,而丁醇总生产强度也比传统发酵的对照组提高了62.8%,总溶剂的生产强度也相应提高了42.3%。

发酵罐水平的气提-萃取-发酵生产丁醇

在优化的萃取-发酵工艺基础上,研究补料、连续气提(氮气流速0.3L·min-1)对丁醇发酵的影响。结果表明:在7L发酵罐中,于传统丙酮丁醇发酵24h时,将油醇和癸醇按4∶1(v/v)混匀组成有机溶剂,按有机溶剂和培养基1∶5(v/v)加入到发酵液上方,并于24h从发酵罐底部持续通入惰性气体氮气,进行连续气提直至静置培养72h停止,有利于丁醇发酵,该气提-萃取-发酵工艺条件下,丁醇产量达16.39g·L-1,总溶剂产量达24.40g·L-1,比传统发酵分别提高了51.5%和35.7%;丁醇和总溶剂生产强度比传统发酵分别提高51.5%和35.7%,对丁醇的基质转化率提高了16.08%。

红曲色素萃取发酵中表面活性剂的分离与重复利用

研究三氯甲烷萃取-大孔树脂吸附(trihalomethanes extraction combined with resin absorption,THMS-Resin)对萃取发酵液中红曲色素的分离能力和Triton X-100回收重复利用的萃取性能。结果显示,THMS-Resin法能够很好地分离非离子表面活性剂Triton X-100和红曲色素,Triton X-100回收率达到78%;红曲黄色素回收率达到52%左右,同时具有显著的抗氧化活性。将回收的Triton X-100重复用于红曲霉萃取发酵,细胞生长和色素代谢良好,并且萃取剂保持较好的萃取分离性能。采用合适比例的新旧Triton X-100混合进行红曲霉萃取发酵,能显著促进红曲霉胞内外色素代谢,总色素产量最大提高35%左右。Triton X-100经过5次重复萃取发酵,每次回收率均可达到80%左右;并且各批次红曲霉细胞生长稳定,萃取效率和代谢能力强,胞外黄色素相对含量达到1.0,胞内黄色素相对含量维持0.6以上。该分离方法能够获得较高含量的黄色素,促进Triton X-100的重复利用,具有很好的应用潜力。

丙丁梭菌萃取发酵产物的气相色谱分析

建立了3种溶剂中产物丙酮、乙醇、正丁醇的气相色谱分析方法。色谱条件为：DB-624色谱柱（30m×0．32mm，1．8μm）及FFAP色谱柱（30m×0．32mm，0．25μm），FID检测器，程序升温，氮气为载气。采用内标法定量，内标物为异丁醇，进样体积1μL。丙酮、乙醇、正丁醇的浓度与色谱峰面积线性相关，相关系数为0．99743～0．99997，测定结果的相对标准偏差为0．19％～2．01％（n=5），回收率为95．1％～101．2％。

添加电子载体耦联原位液液萃取的高效丁醇发酵

[目的]研究添加电子载体耦联原位液液萃取技术构建更高效丁醇发酵系统的可能性。[方法]添加微量的中性红等电子载体,增加发酵过程的还原力、改变发酵代谢流和产物比例;添加电子载体与使用油醇作为原位萃取剂相耦联,进一步提高丁醇萃取发酵的性能。[结果]在使用浓度15%初始玉米醪的条件下,与单纯的萃取发酵相比,高效耦联丁醇萃取发酵的生产强度和油相中的丁醇浓度分别提高了24.5%和40.9%。[结论]中性红可以改变代谢流,促成"高丁醇/低丙酮"丁醇发酵的实现。

萃取耦合发酵工艺生产丁醇研究

萃取耦合发酵可有效减弱产物抑制和提高底物利用效率,本文就萃取耦合发酵生产丁醇工艺中的萃取剂的选择、萃取剂加入量、底物浓度等发酵条件进行了研究。结果表明:最佳萃取剂为大豆油生物柴油,油水比为3∶5,发酵过程无需搅拌,静置发酵为宜,在发酵之初加入萃取剂。分别以玉米和木薯为发酵底物,确定其最适底物浓度为100 g/L,以玉米为原料萃取耦合发酵中丁醇和总溶剂产量分别为18.17 g/L和29.31 g/L。以木薯为原料萃取耦合发酵生产丁醇及总溶剂产量比传统发酵分别提高了48.69%和51.80%。

樟芝In-situ萃取发酵高产Antrodin C和Antroquinonol

樟芝含有丰富的活性成分,但是其液态发酵产物种类及含量较少。该文通过添加前体物诱导活性成分合成,结合In-situ萃取发酵技术有效提高Antrodin C (Ac)及Antroquinonol (Aq)类化合物产量。通过发酵工艺条件优化以及7 L发酵罐实验,结果显示植物油作为萃取发酵溶剂,能够有效促进前体物辅酶Q_0的转化,从而提高泛醌类组分的产量。植物油能够高效富集Ac以及Aq类化合物,于7 L发酵罐发酵结束后产量分别为486.01 mg/L和110.06mg/L,与诱导发酵相比,分别提高了272.1%和293.5%。同时,植物油在发酵过程中的萃取作用非常明显,活性成分释放率达到80%左右。通过连续发酵实验表明,发酵结束后,采用简单的回收工艺,即可将植物油重复利用。

生物丁醇萃取剂回收过程工艺条件的优化

萃取剂回收过程是生物丁醇原位萃取发酵工艺的一个重要过程。萃取剂的经济、有效、安全的回收和循环利用是实施生物丁醇原位萃取发酵工艺的基础,本文针对油醇萃取剂的回收过程进行了研究,对油醇萃取剂回收塔进行了优化模拟计算,并提出萃取剂回收塔优化工艺条件为全塔理论级数10个或以上,塔顶操作压力0.025MPa～0.03MPa,塔釜操作温度宜控制在200℃以内。

生物柴油耦联丙酮丁醇发酵的初步研究

以4种生物柴油(原料为地沟油、菜籽油、棕榈油和废肯德基油)作为萃取剂,开展了丙酮丁醇静态萃取发酵。通过分析发酵过程中的产气量及发酵40 h后油水两相中的溶剂浓度,发现生物柴油对丙丁梭菌有毒性。另外,静置条件下丁醇在不同油水两相中的液液平衡系数大致相同。在发酵24 h时加入棕榈生物柴油(油水体积比为0.4∶1),丁醇发酵强度达到最大值0.213 g.(L.h)-1、比对照(传统发酵)提高10.9%,且生物柴油中的丁醇质量浓度达到6.44 g.L-1。

原位分离技术在L-乳酸发酵中的应用

本文介绍了目前国内外所研究的新型分离技术 -原位分离在L -乳酸发酵中的应用 ,主要为 :吸附发酵、萃取发酵、膜法发酵和电渗析发酵 ,分析了各种方法快速移走代谢产物的原理 。