一种生物质发酵-蒸汽渗透膜耦合生产乙醇的工艺

摘要

本发明提供了一种生物质发酵-蒸汽渗透膜耦合生产乙醇的工艺，以硅橡胶复合膜，利用蒸汽渗透技术，实现发酵-分离的耦合过程，乙醇浓度为111.3g·L^-1，渗透侧乙醇浓度达到60wt.％左右。本发明在不影响生物活性的前提下，打破产物乙醇对发酵过程的抑制作用，提高生物质的发酵效率，缩短了发酵周期，提高了发酵强度，同时也提高了反应器的生产能力；在连续发酵过程中可以补加高浓度的料液，有效利用发酵液中大量的生物活性物质，并可以得到清洁高浓度的产物，减少后处理的难度，降低了后期精馏过程的能耗；整个过程降低了生物乙醇的生产成本，易于实现工业化生产。

主权项

本发明采用的技术方案是：一种生物质发酵‑蒸汽渗透膜耦合生产乙醇的工艺，包括膜器，发酵罐，PDMS硅橡胶膜，其特征在于，工艺具体步骤如下：(1)用70wt.％的乙醇溶液清洗膜组件和管路，以达到灭菌的目的，然后再用灭菌水冲洗以消除残留乙醇对实验的影响，最后用热风吹干膜组件和管路，达到再次灭菌的目的；(2)配制培养基，A组分为葡萄糖、KH₂PO₄、MgSO₄，浓度分别为400g·L^‑1、20g·L^‑1、1.2g·L^‑1，B组分为酵母膏、(NH₄)₂SO₄，浓度分别为32g·L^‑1、20g·L^‑1、C组分CaCl₂浓度为0.6g·L^‑1，放入灭菌锅中高温120℃灭菌，冷却室温后混合均匀；(3)酵母菌复水活化15‑20min；(4)将步骤(2)的培养基和步骤(3)的酵母菌混合均匀，加蒸馏水配制成发酵液500mL，投入膜器下方，发酵液温度为35℃，发酵19h；(5)开启真空泵，利用膜器进行蒸汽渗透‑乙醇发酵耦合工艺分离回收乙醇；(6)每隔2h，收集膜后侧收集液，使用阿贝折光仪测定收集液中的乙醇含量；(7)停止实验，取出膜器中的发酵液，进行抽滤蒸馏等操作，除去酵母菌等杂质，采用阿贝折光仪测定其中的乙醇含量。