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文檔簡介
1、酒精作為現(xiàn)代食品、醫(yī)藥和化工工業(yè)用原料,在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。自20世紀(jì)70年代世界上連續(xù)發(fā)生了兩次石油危機(jī)以來,酒精作為一種新型生物能源更備受到各個國家重視。同步糖化發(fā)酵工藝將糖化過程和發(fā)酵過程兩個工序結(jié)合到一塊,和傳統(tǒng)發(fā)酵工藝相比,減少了工段,降低了整體發(fā)酵時間,從而降低了能耗,大大提高了乙醇生產(chǎn)效率。乙醇同步糖化發(fā)酵動力學(xué)的研究有助于人們更好的認(rèn)識同步糖化發(fā)酵過程,為工業(yè)的放大及生產(chǎn)操作條件的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。糖化酶的酶解動力
2、學(xué)已經(jīng)有許多研究報道,乙醇發(fā)酵的動力學(xué)的研究報道也很多,但同時糖化和發(fā)酵的動力學(xué)研究還罕見報道。本文根據(jù)糖化酶在乙醇同步糖化發(fā)酵實驗過程中表現(xiàn)出的菌體生長、乙醇生成和底物消耗規(guī)律,建立了乙醇同步糖化發(fā)酵還原糖消耗動力學(xué)模型。
文中對糖化酶酶解過程中的產(chǎn)物抑制現(xiàn)象、酶失活現(xiàn)象進(jìn)行了研究。通過實驗確定了同步糖化發(fā)酵條件(40℃、pH4.5)下糖化酶酶反應(yīng)中,米氏常數(shù)為1.489mg·mL-1,產(chǎn)物抑制常數(shù)為0.199mg·mL
3、-1。由酶解反應(yīng)方程推導(dǎo)得到了乙醇同步糖化發(fā)酵還原糖生成動力學(xué)模型。
分析了乙醇同步糖化發(fā)酵過程中菌體生長、產(chǎn)物生成和底物消耗隨時間的變化關(guān)系及特點,討論了溶氧(DO)含量、pH、溫度對酒精發(fā)酵中乙醇生成過程的影響及料水比對乙醇收率的影響。
對Logistic模型進(jìn)行修正,重新規(guī)定了Logistic模型中比生長速率的參照物,將原來的參照物菌體濃度項定義為乙醇含量項,得到了同步糖化發(fā)酵產(chǎn)物生成動力學(xué)模型。利用修
4、正的Logistic模型對初始料水比為1:4.0、1:3.5、1:3.0、1:2.5的同步糖化發(fā)酵實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。得到理論最大乙醇濃度Pmax數(shù)值范圍在68.88~87.79g/L,與實驗中最大乙醇濃度基本一致相對誤差都在7%以下。
通過線性擬合實驗數(shù)據(jù)、經(jīng)典公式參數(shù)計算、Matlab擬合計算等方式對建立的同步糖化發(fā)酵還原糖消耗動力學(xué)模型參數(shù)進(jìn)行求解,并通過實驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗證。從預(yù)測結(jié)果來看,所建立的還原糖消耗動力學(xué)
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