酒精发酵产物动力学研究进展资料.pptVIP

酵母发酵生产乙醇的产物动力学研究进展 摘要 由于动力学模型对发酵生产具有对发酵生产过程优化，控制和预测的重要作用，因此本文对乙醇发酵过程中产物的生成动力学进行了研究。通过查阅相关文献总结了近年来酵母发酵生产乙醇的产物生成的动力学的研究成果，并对产物生成的动力学模型的发展做出了展望。 Abstract As kinetic model can play an important role in optimizing ,controling and forcasting a fermentation process,this article have conducted the research to the process of the ethyl alcohol fermentation dynamics by Yeast.Many kinetic models were discussed in this paper and made a prospect for them. 概述 伴随着化石燃料日渐告罄的危机，乙醇作为一种可再生能源被投以了越来越多的关注。人们对乙醇的了解已经超出了食用范围用的酒类产品，而是越来越对它在能源领域起到的作用报以浓厚得到兴趣，所以很多学者对乙醇的生产过程进行了很多研究。由于化学合成法成本越来越高，而发酵方法具有原料丰富成本低等许多优点所以将在乙醇生产中起到主导作用。 产物生成的动力学模型 酒精生成的主要动力学模型主要分为两类[1]: 第一类：认为乙醇的生成过程与菌体的生长相似，二者可以应用相同的动力学模型形式，乙醇的生成动力学模型相关参数可以用菌体生长的动力学模型参数来定义。 第二类：认为乙醇的生成与菌体的生长相关，但不同于菌体的生长过程。二者的动力学模型形式部分相同或完全不同。 第一类模型： 第二类模型： x: 菌体浓度； α：与生长相关的细胞生长能力； β：与生长非相关的比生长速率 qmax:产物的最大生成速率 (1) (2) 研究乙醇发酵的动力学模型有： 1.Monod模型 2.Logistic模型 3.Gompertz模型 4.基于这些模型同时考虑其他影响因素的各种衍生模型 Monod模型及其衍生模型 μ ：菌体的比生长速率 h﹣1; μm ：菌体最大比生长速率 h﹣1; S ：底物浓度 gL-1 ; Ks ：饱和常数 gL-1 ; （3） Gulner Birol,Pemra Doruker等人[2]列举了Monod方程以及由Monod方程衍化而来的共11个动力学模型并关联在不同初始糖浓度下酒精生成的实验数据。 序号 dp/dt 序号 dp/dt 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 1.模型1到3为无抑制细胞生长均衡模型，模型3考虑了底物扩散的影响。 2.模型4至6为Monod的修正方程，引入底物抑制常数KLs考虑了底物抑制的影响。 3.模型7到11则考虑了生成的乙醇对产物生成的影响。 在初始糖浓度较低情况下，Monod模型较好的满足了指数生长期过渡到稳定期的实验数据曲线的曲率。 在初始糖浓度较高的情况下模型11的模拟效果比较好。模型11还表明底物对酒精的生成几乎没有任何抑制作用。 X.M.GE和F.W.Bai[3]研究乙醇的连续发酵时提出了如下模型描述乙醇的生成速率。 KI:底物对乙醇的抑制常数，gL-1 Ks:饱和常熟，gL-1 q0:无限制性底物浓度时的乙醇比生成速率，h-1 q:菌体为基准的比生成速率，h-1 qmax:乙醇最大比生成速率，gL-1 θ:产物对产物的抑制常熟。 P:乙醇浓度 Pmax:乙醇最大浓度，gL-1 （4） Aiba和Moser[4,5]在研究高底物和高产物抑制的发酵过程中提出了以下模型。 KS:底物对产物生成的饱和常熟gL-1 Kp:产物的饱和常数，gL-1 KSI:底物的抑制常熟，gL-1 KPI:产物的抑制常数，gL-1 （5） 金慧等[6]，结合Gulnur Birol等人的研究结论，同时考虑产物生成与细胞生长的关系，在甜高粱茎杆汁液为底物的情况下研究温度对固定化酵母发酵生产乙醇的影响时，利用了Hinshelwood模型作为底物生成模型： （6） 使用了Luedking-Piret模型[7]来描述底物生成模型： Yps:基于菌体生长的得率系数 mP:与菌体生长过程相关的系数 （7） Gompertz模型[8] Hmax:产物最大浓度，gL-1 Rmax:产物最大比生成速率，h-1 λ:生成产物的延迟时间，h 丁乾坤[9]提出利用Gompertz模型来描述酒精发酵中乙醇的生成 (8) Logistic模型[10] Logostic模型通常用来描述菌体的生长过程 (9