CN102260714A - 一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法 - Google Patents

一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102260714A
CN102260714A CN2011101716157A CN201110171615A CN102260714A CN 102260714 A CN102260714 A CN 102260714A CN 2011101716157 A CN2011101716157 A CN 2011101716157A CN 201110171615 A CN201110171615 A CN 201110171615A CN 102260714 A CN102260714 A CN 102260714A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fermentation
magnetic field
ethanol
gas
gas stripping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011101716157A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102260714B (zh
Inventor
刘振
王键吉
郝静静
陈竞一
常庆辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University of Science and Technology
Original Assignee
Henan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University of Science and Technology filed Critical Henan University of Science and Technology
Priority to CN2011101716157A priority Critical patent/CN102260714B/zh
Publication of CN102260714A publication Critical patent/CN102260714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102260714B publication Critical patent/CN102260714B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Abstract

本发明介绍了一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，在气提发酵法制备乙醇的过程中，使发酵设备处于磁场环境中。磁场环境可通过永久磁铁或密匝通电螺线圈提供，磁场强度在1~5mT范围内。本发明通过在气提发酵法制备乙醇的过程中，使发酵设备处于磁场环境中，乙醇-水二元体系汽液平衡出现正效应，汽相中乙醇含量增加，从而提高气提效率；另一方面磁场可促进菌种的生长，从而通过复合作用提高发酵强度。

Description

一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法
技术领域
     本发明涉及一种乙醇发酵工业技术领域，特别是一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法。
背景技术
乙醇俗称酒精，是重要的有机化工原料和溶剂。特别近些年来，随着石油资源的枯竭和环境的恶化，以乙醇作为替代燃料成为国家的战略。目前，燃料乙醇工业生产成本高还无法与汽油竞争。
乙醇发酵过程是典型的产物抑制过程，随着发酵过程中乙醇浓度的增加，发酵强度逐渐降低，因而生产能力低，用水量大。为此出现了真空发酵、萃取发酵、膜分离发酵、气提发酵等工艺，在发酵的同时分离乙醇，从而提高发酵强度。其中，气提发酵工艺简单，具有易于工业化的前景。但目前气提发酵效率还较低，这受到两方面的制约：一是气提过程乙醇分离能力；二是气提过程菌体发酵能力。气提过程本质是汽液平衡过程，随着载气通气量的增大、体系温度的增加，汽相乙醇含量增加，有利于乙醇的分离，气提效率高。但通常乙醇发酵过程体系温度由菌种决定，发酵温度通常为30℃~37℃，气提效率较低。而通气量受空气压缩机能力的制约。研究也发现随着通气量的增大，菌体细胞的生长呈现先促进后抑制的趋势。如何提高气提效率，以及菌体在大通气量时的生长能力进一步提高气提发酵效率的关键。
发明内容
    本发明所要解决的技术问题是提供一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，提高乙醇发酵强度。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，采取如下技术方案：在气提发酵法制备乙醇的过程中，使发酵设备处于磁场环境中。
进一步的，本发明的磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，所述的磁场环境通过永久磁铁或密匝通电螺线圈提供，磁场强度在1~5mT范围内。更进一步的，当磁场环境由永久磁铁提供时，磁场方向与载气通入方向相垂直；当磁场环境由密匝通电螺线圈提供时，磁场方向与载气通入方向相平行。
进一步的，本发明的磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，所述的气提发酵法制备乙醇，具体是指在发酵法制备乙醇的过程中，在发酵体系内通入载气，用载气携带发酵体系内的乙醇，降低发酵体系内乙醇的浓度，从而提高发酵强度和增加乙醇产率。
通过增加磁场作用，磁场可使乙醇-水二元体系汽液平衡出现正效应，汽相中乙醇含量增加，从而提高气提效率；另一方面磁场可促进菌种的生长，从而通过复合作用提高发酵强度。
气提过程可采用二氧化碳、氮气等惰性气体作为载气。
通过采用上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：
本发明的一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，通过在气提发酵法制备乙醇的过程中，使发酵设备处于磁场环境中；乙醇-水二元体系汽液平衡出现正效应，汽相中乙醇含量增加，从而提高气提效率；另一方面磁场可促进菌种的生长，从而通过复合作用提高发酵强度。相比普通发酵发酵强度提高20%~60%，相比气提发酵发酵强度提高10%~20%。
附图说明
图1是实验流程示意图。
1 、CO2钢瓶，2、 转子流量计，3、反应器，4、 温度计，5 、气体分布器，6 、取样口，7 、加热带，8、 螺线圈，9 、PID温控仪，10、 接收装置，11、 冷凝装置。
具体实施方式
实施例1
发酵采用气升式发酵罐如图1，高径比为6：1，工作体积为1L。惰性气体从反应器底部通入，用金属丝网作气体分布器。气体由钢瓶提供，通过转子流量计控制流量。磁场由100匝通电螺线圈提供，强度为3. 14mT。尾气中的乙醇和水经过冷凝收集。发酵初始葡萄糖浓度为150g/L，酵母接种量为1g/L，发酵温度为37℃。发酵罐底部通入CO2作为载气。发酵初期，保持较低的通气量，起搅拌作用。当发酵醪中乙醇浓度达到40g/L时，载气通气量提高至3vvm，气提尾气经冷凝温度－20℃以下的冷凝器收集移除的乙醇溶液。发酵醪中葡萄糖浓度低于10g/L时，发酵结束，结束时间为48小时，相比普通发酵时间缩短24小时，相比气提发酵时间缩短7小时。乙醇发酵强度达到1.531 gh-1L-1，磁场辅助气提发酵相比气提发酵发酵强度提高14.6%，相比普通发酵提高51.4%
实施例2
采用和实施例1相同的设备。磁场由永久磁铁提供，强度为1.15mT。尾气中的乙醇和水经过冷凝收集。发酵初始葡萄糖浓度为220 g/L，酵母接种量为5 g/L，发酵温度为35℃。发酵罐底部通入氮气作为载气。发酵初期，保持较低的通气量，起搅拌作用。当发酵醪中乙醇浓度达到40 g/L时，载气通气量提高至3vvm，气提尾气经冷凝温度－20℃以下的冷凝器收集移除的乙醇溶液。发酵醪中葡萄糖浓度低于10g/L时，发酵结束，结束时间为32小时，相比普通发酵时间缩短11小时，相比气提发酵时间缩短4时。乙醇发酵强度达到3.15 gh-1L-1，磁场辅助气提发酵相比气提发酵发酵强度提高15.8 %，相比普通发酵提高31.8 %。
对比例
采用和实施例1相同的设备。但是没有外加磁场。尾气中的乙醇和水经过冷凝收集。发酵初始葡萄糖浓度为150 g/L，酵母接种量为1g/L，发酵温度为37℃。发酵罐底部通入CO2作为载气。发酵初期，保持较低的通气量，起搅拌作用。当发酵醪中乙醇浓度达到40 g/L时，载气通气量提高至3vvm，气提尾气经冷凝温度－20℃以下的冷凝器收集移除的乙醇溶液。发酵醪中葡萄糖浓度低于10g/L时，发酵结束，结束时间为55小时。乙醇发酵强度达到1.336 gh-1L-1。

Claims (4)

1.一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，其特征是：在气提发酵法制备乙醇的过程中，使发酵设备处于磁场环境中。
2.根据权利要求1所述磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，其特征是：所述的磁场环境通过永久磁铁或密匝通电螺线圈提供，磁场强度在1~5mT范围内。
3.根据权利要求2所述磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，其特征是：当磁场环境由永久磁铁提供时，磁场方向与载气通入方向相垂直；当磁场环境由密匝通电螺线圈提供时，磁场方向与载气通入方向相平行。
4.根据权利要求1所述磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法，其特征是：所述的气提发酵法制备乙醇，具体是指在发酵法制备乙醇的过程中，在发酵体系内通入载气，用载气携带发酵体系内的乙醇，降低发酵体系内乙醇的浓度，从而提高发酵强度和增加乙醇产率。
CN2011101716157A 2011-06-24 2011-06-24 一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法 Expired - Fee Related CN102260714B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101716157A CN102260714B (zh) 2011-06-24 2011-06-24 一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101716157A CN102260714B (zh) 2011-06-24 2011-06-24 一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102260714A true CN102260714A (zh) 2011-11-30
CN102260714B CN102260714B (zh) 2013-04-03

Family

ID=45007549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101716157A Expired - Fee Related CN102260714B (zh) 2011-06-24 2011-06-24 一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102260714B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108689751A (zh) * 2018-07-04 2018-10-23 界首市沃土生物科技有限公司 一种高效农家肥的发酵方法
CN109486674A (zh) * 2018-12-17 2019-03-19 西安建筑科技大学 一种磁场可控的沼气厌氧发酵装置及发酵方法
JP2021000083A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 ティーシーアイ カンパニー リミテッド チョウセンニンジン・クコ発酵液及びその調製方法
TWI797780B (zh) * 2021-10-15 2023-04-01 大江生醫股份有限公司 接骨木莓磁場發酵物之製備方法及其用於製備促進硬骨生成、增強免疫力或抗氧化的組合物之用途

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5779881A (en) * 1980-11-05 1982-05-19 Tdk Corp Acceleration of fermentation
US20080182309A1 (en) * 2006-08-21 2008-07-31 Emtech, Llc Method and apparatus for magnetic fermentation
WO2010144332A2 (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Alternative Green Technologies, Llc Ethanol production by fermentation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5779881A (en) * 1980-11-05 1982-05-19 Tdk Corp Acceleration of fermentation
US20080182309A1 (en) * 2006-08-21 2008-07-31 Emtech, Llc Method and apparatus for magnetic fermentation
WO2010144332A2 (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Alternative Green Technologies, Llc Ethanol production by fermentation

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《Chemical Engineering Science》 19901231 HWAI-SHEN LIU et al Analysis of gasstripping during ethanolfermentation-I. In a continuous stirred tank reactor 摘要及第1289页右栏倒数第3行至1290页左栏第41行 1-4 第45卷, 第5期 *
HWAI-SHEN LIU ET AL: "Analysis of gasstripping during ethanolfermentation—I. In a continuous stirred tank reactor", 《CHEMICAL ENGINEERING SCIENCE》, vol. 45, no. 5, 31 December 1990 (1990-12-31) *
MAURICY ALVES DA MOTTA ET AL: "Static Magnetic Fields Enhancement of Saccharomyces cerevisae Ethanolic Fermentation", 《BIOTECHNOL.PROG》, vol. 20, 31 December 2004 (2004-12-31), pages 393 - 396, XP008106125, DOI: doi:10.1021/bp034263j *
TAMARA A. GALONJA-COGHILL ET AL: "Magnetically altered ethanol fermentation capacity of Saccharomyces cerevisiae", 《PROC. NAT. SCI》, no. 117, 31 December 2009 (2009-12-31) *
张君 等: "不同类型载气对乙醇气提发酵的影响", 《过程工程学报》, vol. 5, no. 3, 30 June 2005 (2005-06-30), pages 349 - 352 *
沈文豪: "气提法从发酵液中分离醇的模拟实验", 《上海大学学报》, vol. 2, no. 2, 30 April 1996 (1996-04-30), pages 212 - 218 *
陈卫东 等: "磁场处理乙醇_水二元物系精馏分离研究", 《化学工程》, vol. 29, no. 6, 25 December 2001 (2001-12-25) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108689751A (zh) * 2018-07-04 2018-10-23 界首市沃土生物科技有限公司 一种高效农家肥的发酵方法
CN109486674A (zh) * 2018-12-17 2019-03-19 西安建筑科技大学 一种磁场可控的沼气厌氧发酵装置及发酵方法
CN109486674B (zh) * 2018-12-17 2022-04-26 西安建筑科技大学 一种磁场可控的沼气厌氧发酵装置及发酵方法
JP2021000083A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 ティーシーアイ カンパニー リミテッド チョウセンニンジン・クコ発酵液及びその調製方法
TWI797780B (zh) * 2021-10-15 2023-04-01 大江生醫股份有限公司 接骨木莓磁場發酵物之製備方法及其用於製備促進硬骨生成、增強免疫力或抗氧化的組合物之用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN102260714B (zh) 2013-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dhaliwal et al. Enhanced ethanol production from sugarcane juice by galactose adaptation of a newly isolated thermotolerant strain of Pichia kudriavzevii
KR101198866B1 (ko) 고순도 알킬락테이트 및 젖산의 회수 방법
Fei et al. Exploring low-cost carbon sources for microbial lipids production by fed-batch cultivation of Cryptococcus albidus
JP5922657B2 (ja) 新規細菌及びその使用方法
CN102260714B (zh) 一种磁场辅助气提发酵生产乙醇的方法
TWI737676B (zh) 生物轉化方法中之產物管理
CN103723894B (zh) 一种苏氨酸母液处理新方法
CN101255405B (zh) 新构建的高产苹果酸基因工程菌及其生产苹果酸的方法
CN102482689A (zh) 从稀水溶液回收高级醇
US11618705B2 (en) Method for enhancing methanogenesis in anaerobic digestion of municipal sludge by utilizing a filter screen structure
CN109294893B (zh) 一种白酒酿造副产物黄水的资源化利用系统及方法
US10150973B2 (en) Apparatus and method for separating and refining product manufactured by microbial fermentation by using adsorbent
CN105143457A (zh) 发酵生产烃
CN103834582A (zh) 一种提高衣康酸发酵产量的菌株及其构建和利用菌株生产衣康酸的方法
CN105400711A (zh) 一株产l-苹果酸的酿酒酵母工程菌的构建及应用
CN109154007A (zh) 通过发酵产生产物的方法和系统
CN111748480A (zh) 一种维斯假丝酵母及其应用
CN110923158A (zh) 一种利用酿酒酵母S.cerevisiae L5267发酵生产谷胱甘肽的方法
CN102226163A (zh) 一株丙酮丁醇梭杆菌菌株及其应用
CN105062981A (zh) 一种酶活性提高的丙酮酸羧化酶突变体n315f及其应用
KR20140087245A (ko) 1,3-프로판디올의 정제방법, 유기산 에스테르의 제조방법, 및 유기산의 제조방법
CN101081810A (zh) 生物催化生产的丙烯酸的提纯方法
KR20140128712A (ko) 세리포리아 락세라타 kuc8111 균주, 상기 균주의 바이오매스 분리방법 및 이를 이용한 카드뮴 제거 방법
CN102559736B (zh) 提高富马酸产量的基因工程菌株及构建方法及其应用
CN104845948B (zh) 一种酶活性提高的丙酮酸羧化酶突变体p474n及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130403

Termination date: 20140624

EXPY Termination of patent right or utility model