自絮凝酵母乙醇发酵工艺

本成果以酵母细胞自絮凝形成毫米级松散颗粒作为细胞固定化方法，在成功选育酒精发酵性能优良且具有自絮凝特征酵母工程菌株的基础上，系统提出了利用（酵母）细胞自絮凝形成颗粒作为细胞固定化方法的无载体固定化细胞技术的新概念，开发了基于自絮凝颗粒细胞均匀悬浮原理的悬浮床生物反应器。在此基础上：建立了形状不规则、大小不均一、非刚性自絮凝颗粒酵母在线表征方法，研究了自絮凝颗粒酵母生长和酒精生成的本征和表观动力学，优化了酒精连续发酵工艺过程；先后在1000mL、500L和10m3规模悬浮床生物反应器中，系统研究了悬浮床生物反应器的流体力学，解决了反应器的工程放大问题；建立了单级悬浮床生物反应器有效容积100m3、1000 m3多级串联、年产酒精20万吨级规模自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵新技术产业化示范工程装置，并实现了稳定运行。 与国内现有带渣发酵工艺技术路线，特别是引进奥地利VOGELBUSCH的技术相比，达到相同发酵终点酒精浓度和残糖水平，所需的平均发酵时间缩短一倍以上，大型燃料酒精装置建设所需发酵罐总容积规模以相同比例减小，建设投资和运行费用均相应降低；同时，由于对原料进行前处理综合利用，对发酵副产酵母进行回收加工，发酵液酒精精馏后产生废糟液COD降低幅度达到60%以上，充分体现了资源合理利用、提高过程工艺技术水平、副产物深加工与污染物源头减废、清洁生产之间的关系。与国外清液发酵普遍采用碟片离心机分离酵母的工艺技术路线相比，大型离心机设备投资、运行能耗、维护费用等均可节省。