酵母固定化技术在燃料乙醇生产中的应用

能源和环境危机日益加剧迫使人们加快了研究燃料乙醇的步伐。近年来,酵母固定化技术被逐渐应用于燃料乙醇的研究与生产中,并以其可以重复利用、连续操作以及发酵周期短等优点显示了巨大的发展潜力。文中综述了国内外酵母固定化技术在燃料乙醇领域的研究进展,包括酵母固定化技术、固定化对酵母的影响、固定化酵母生物反应器以及发酵工艺等方面,提出了进一步研究的方向并对该技术的发展前景进行了展望。

新型酵母固定化材料的研究

以玉米芯为载体吸附酵母细胞，再以聚乙烯醇(PVA)进行包埋，于三角瓶中分批发酵。分析了在不同PVA浓度、硼酸浓度、玉米芯大小条件下固定化酵母颗粒的机械强度、传质性能和发酵性能，实验结果表明，pH6.4、PVA浓度为12％、玉米芯为4mm、硼酸浓度为4.5％时，固定化酵母发酵速度较快，产乙醇量较多，机械强度高，稳定性好，为最适宜的酵母细胞固定化条件。

HY分子筛改性海藻酸钙复合载体的酵母固定化及在燃料乙醇制备中的应用

乙醇汽油是目前重点推广的新型可再生能源之一。燃料乙醇新生产方法的研究对乙醇汽油的推广具有重要意义。介绍了一种改性HY分子筛与海藻酸钙形成复合载体固定化酵母的方法。制备的复合载体材料生物负载量可达4．3×10^9ml^-1；经反复使用60d，仍具有良好的生物活性，并保持了较高的发酵水平；应用于批式糖蜜酒精发酵工艺中，可使发酵时间缩短至16h。

酵母固定化对发酵脐橙果酒的影响

以脐橙为原料,通过对游离酵母和固定化酵母在发酵脐橙果酒时的糖度和酒精度进行对比分析,并采用单因素试验和正交试验对固定化酵母发酵的初始糖度、酵母菌用量、发酵温度进行了工艺研究。结果表明:酵母固定化之后比游离酵母发酵速度快,酒精产生量多;固定化酵母发酵脐橙果酒的最佳工艺条件为:初始糖度16%,酵母菌用量0.6%,发酵温度24℃,在此条件下发酵6d后得到果香浓郁、色泽金黄、澄清透明、酒精度为9.0%vol的优质脐橙果酒。

酵母固定化技术在啤酒连续发酵中的应用

[前言] 固定化酶又称固相酶,不溶性酶,系将酶固定于不溶性载体上,固定化酶在酶促反应过程有如下特点:1)极其容易和反应产物分开,因而可以回收;2)在一定程度上可以改善酶操作性能的稳定性;3)可多次反复使用和有利于采用连续操作工艺,从而使得酶的使用率提高;4)酶不混入产物可精简产物分离工序。

固定化酵母利用甘蔗汁发酵酒精工艺条件的研究

本文以甘蔗汁为酒精发酵的原料,酿酒酵母Y01为实验菌株,采用固定化技术制备固定化酵母,研究了不同因素对固定化酵母发酵生产酒精的影响。实验结果表明:厌氧发酵时间、发酵液初始糖度、发酵温度、发酵液pH值、固定化酵母保存时间、重复利用次数、不同的补料及补料方式对固定化酿酒酵母Y01的酒精产率都有一定程度的影响。获得固定化酿酒酵母Y01适宜的酒精发酵条件为:酒精发酵初始糖度为28°Bx,发酵液p H值为4.5-5.0,接入13%的固定化酵母细胞,32℃厌氧发酵48h。固定化酵母Y01最适重复利用次数为2次,最适保存时间为1周。在补料分批发酵中,采用一次补料方式,补充蔗糖、硫酸镁、维生素B1可促进固定化酿酒酵母Y01的高浓度酒精发酵,提高产酒率,而氯化钙的补入则无显著益处。

固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ)的吸附

用2%海藻酸钠与1%明胶混合作为包埋剂固定啤酒废酵母,研究固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ)的吸附特性。结果表明,固定化啤酒废酵母吸附Cr(Ⅵ)受吸附时间、起始pH、固定化菌体浓度、Cr(Ⅵ)起始浓度及共存离子等因素的影响。确定固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ)最佳吸附条件为:pH2,Cr(Ⅵ)起始浓度100 mg/L,固定化菌体浓度2 g/L,吸附90 min。此条件下Cr(Ⅵ)的吸附率可达96.8%。Pd2+等并存离子可抑制固定化啤酒废酵母对Cr(Ⅵ)的吸附。用1 mol/L盐酸洗脱固定化啤酒废酵母所吸附的Cr(Ⅵ)3 h,解吸率为93.6%。

固定化酵母对能源甜菜乙醇发酵效果研究

为了提高酵母菌细胞的利用率和减少杂菌污染,采用固定化酵母的方法进行连续发酵。本研究采用海藻酸盐作为包埋剂进行ADY酵母固定化,结果表明:固定化后的ADY菌种用量为15%时,乙醇转化率最高,其他水平时均有所下降。酵母ADY固定化后的发酵效果优于未固定的同一菌种的发酵效果,且达显著水平。因此,利用包埋法进行酵母菌固定化效果较好,可连续多批次进行发酵试验。

甘蔗块固定化酵母的制备及其在蔗汁燃料乙醇生产中的应用

以甘蔗块为载体固定酵母细胞,通过优化载体大小和预处理方式,制备得到性能优良的固定化酵母,应用于蔗汁燃料乙醇的生产。研究结果表明,大量酵母细胞固定于甘蔗块内部空腔以及吸附于甘蔗块表面;较小的甘蔗茎块作为固定化载体,乙醇产率增加10%左右;冷冻储存的甘蔗块经过解冻、去木质素处理后固定酵母,以40%的装填率发酵36 h,乙醇浓度达99.34 g/L,糖利用率为99.23%,发酵效率为93.09%。

甜高粱茎秆汁液固定化酵母酒精发酵的研究

本文应用一元线性回归分析法得出了甜高粱茎秆汁液锤度和可溶性总糖含量之间的关系。以甜高粱茎秆汁液为原料，在摇床及流化床反应器上进行了固定化酵母酒精发酵的试验研究。结果表明，以沈农甜杂2号甜高粱为原料，在摇床上作营养盐配比的正交试验，试验得出对提高酒精得率影响因素的主次顺序为：（NH4）2SO4，K2HPO4，MgSO4。最优组合为：0．125％K2HPO4，0．200％（NH4）2SO4．0．050％MgSO4。加营养盐的酒精得率比不加任何营养盐的酒精得率可提高4．0％～8．0％。K2HPO4，（NH4）2SO4的配比对试验结果影响极显著，MgSO4的配比对试验结果影响显著。在流化床反应器上试验，4种较优营养盐组合酒精得率近乎相等，比不加营养盐空白试验酒精得率高。从降低成本角度来讲，选择0．125％K2HPO4，0．200％（NH4）2S4，0．010％MgSO4作为投产试验。本文为燃料乙醇的发展提供了科学的依据。

固定化酵母发酵雪莲果-西番莲复合果酒工艺的研究

以雪莲果和西番莲果为原料,研究了初始加糖量、pH值、亚硫酸氢钠用量、发酵温度对雪莲果-西番莲复合果酒残糖、酒精度和感官品质的影响。正交试验结果表明,最佳发酵条件为混合果汁起始糖度25%、pH 3.6、亚硫酸氢钠添加量100mg/L、发酵温度25℃,影响雪莲果西番莲复合果酒发酵残糖、酒精度和感官品质的主要因素为复合果汁初始加糖量。

甜高粱茎汁固定化酵母乙醇发酵工艺优化的试验研究

以可溶性糖含量为113g/L的甜高粱茎汁为试验原料,采用响应面法建立了甜高粱茎汁固定化酵母乙醇生产过程中,乙醇产量随温度、pH值和发酵时间变化的二次多项式数学模型。根据该模型进行了工艺参数的优选,以乙醇产量为指标,试验所得甜高粱茎汁固定化酵母乙醇生产优化工艺条件为:温度31.14℃,pH值4.53,发酵时间13.26h,该条件下乙醇产量为39.51g/L。并对模型进行了检验,验证了数学模型的有效性。

发酵抑制物和环境因子对游离及固定化酵母发酵的影响

研究固定化酵母和游离酵母在耐受副产物及产物乙醇抑制方面的表现,结果表明,固定化酵母耐受各种发酵抑制物能力均好于游离酵母,无论固定化酵母还是游离酵母发酵,其外源性添加发酵抑制物的临界浓度为甲酸4 g/L,乙酸4 g/L,乳酸15 g/L,乙醇40 g/L。另外固定化酵母耐受环境高糖渗透压及温度变化的能力同样强于游离酵母,在发酵初始糖浓达到100 g/L时,经36 h发酵,其发酵醪液中乙醇浓度为30.37 g/L,而游离酵母发酵乙醇浓度仅为23.65 g/L。在环境温度升至50℃时,游离酵母几乎不发酵,醪液中乙醇浓度仅为0.07 g/L,而固定化酵母发酵最终乙醇浓度为3.75 g/L。

固定化酵母在清香型白酒发酵的应用研究

采用固定化酵母发酵技术对传统白酒生产工艺进行部分改造,对其发酵工艺的研究结果显示,利用固定化酵母的效果均比对照组的产量和出酒率高3%,且不影响原酒的风味和其他理化指标。

海藻酸铝固定化酵母生产酒精的研究

以树干毕赤酵母 (Pichiastipitis)为发酵菌株 ,利用海藻酸铝凝胶代替海藻酸钙 ,可明显延长固定化酵母的使用寿命 ,海藻酸铝凝胶耐磷酸盐能力是海藻酸钙凝胶的 3倍。海藻酸铝树干毕赤固定化增殖酵母细胞可同步发酵戊糖、己糖 ,以混合糖质量浓度 6 0 g/L( 5 0 %葡萄糖、5 0 %木糖 )为发酵底物 ,成熟醪中酒精质量浓度由 2 6 .0 g/L提高至 2 7.3g/L ,总糖利用率为 93.7%。

海藻酸铝固定化酵母生产高浓度酒精的研究

以海藻酸铝凝胶代替海藻酸钙，可使固定化酵母使用寿命显著延长，其海藻酸铝凝胶耐磷酸盐能力比海藻酸钙凝胶提高六倍以上。用海藻酸铝固定化增殖酵母进行分批发酵酒精，成熟醪中酒精含量由３．５％－９．０％（Ｖ／Ｖ）提高到１１．０％（Ｖ／Ｖ）左右。在１．１Ｌ的两个多层生物反应器中，装入海藻酸铝固定化增殖酵母，采用逐步提高糖浓度方法，进行连续发酵，成熟醪接收器中酒精浓度平均为１０．３％（Ｖ／Ｖ），总糖利用率为９２．４％。

固定化酵母菌和醋酸杆菌发酵食醋工艺研究

用海藻酸钠包埋酵母菌,滴入1%~9%的钙离子液固化,固定时间4h,连续酒精发酵凝胶颗粒的完整性和弹性尚好。用2.5%的海藻酸纳与4%的PVA混合作醋酸杆菌包埋剂,滴入2%~4%的钙离子硼酸液制备凝胶球,固化9h^10h,成型性和机械强度很好。固定化醋酸杆菌分批发酵50h,产醋酸达4.06g/100mL,重复使用25d,固定化细胞保持高的活力。

香蕉菠萝果酒生产酵母的固定化条件及发酵特性研究

[目的]探讨发酵生产香蕉菠萝果酒酵母的固定化条件及发酵特性。[方法]测定不同浓度海藻酸钠和CaCl2固定的干酵母强度,及发酵过程各阶段果酒酒精度、残糖、总酸度等指标。[结果]结果表明,酵母的最佳固定条件为:浓度2.0%的海藻酸钠和浓度4.0%的CaCl2。固定化酵母发酵生产的果酒品质优于游离酵母。[结论]采用固定化酵母发酵生产香蕉菠萝复合果酒具有发酵速度快、可连续使用、节约生产成本等优点。

固定化酵母乙醇萃取发酵研究

以十二烷醇为萃取剂，对固定化酵母乙醇萃取发酵进行了研究。探讨了萃取剂对酵母细胞的毒性，以及萃取剂用量、搅拌转速、基质浓度等因素与乙醇萃取发酵的关系，并测定了萃取过程中乙醇的分配系数。为固定化酵母乙醇发酵与溶剂萃取耦合新工艺的开发研究提供了资料。

固定化酵母细胞生产1,6-二磷酸果糖研究

本文研究了固定化酵母细胞制备果糖1,6二磷酸(FDP)的方法及其生产。用卡拉胶包埋方法固定化酿酒酵母(Sacchromyces cerevisae),对含葡萄糖1.0M,磷酸盐0.8M的糖磷液,pH6.5,在37℃下进行磷酸化反应。反复分批转化20天以上,可达到平均产FDPH_427.58mg/ml,最高为59.94mg/ml。用100ml固定化细胞生物反应器连续运转309h,稀释速率D=0.097h^(-1),平均产FDPH_4 21.51mg/ml。20L反应器连续运转,生产能力达到1.7g/h.L。用层析方法制备FDPNa_3结晶粉,提取收率为72.08％,制备质量达到或超过了国内外同类产品的质量要求。