秸秆固态发酵酒精动力学研究

【摘要】： 秸秆固态发酵生产酒精是解决秸秆生物转化酒精的有效途径。本文探讨了秸秆固态发酵过程参数的测定方法，对秸秆固态发酵过程进行动力学建模，并求解动力学参数，最后在两种类型的固态生物反应器进行了初步放大研究。 比较了麦角固醇法、氨基葡糖法、干重损失法、菌体呼吸强度法，试验显示麦角固醇法相对于培养时间稳定，测定方法简单、快捷，可以作为秸秆固态发酵过程的生物量测定方法。 将秸秆固态发酵酒精工艺路线分解为纤维素酶曲制备和同步糖化酒精发酵两个关键过程，分别对上述过程进行动力学分析，在试验基础上提出建模假设并建立了动力学模型。 用经改进的基本遗传算法(MSGA)辨识动力学参数，结果显示所建立的动力学模型能较好地描述和预测秸秆固态发酵生产酒精的过程；遗传算法所得模型值与试验值拟合结果优于传统的Levenberg-Marquardt算法，其目标函数值由502.36下降到446.80，且求解步骤大大简化。 在转轴搅拌式和转鼓式生物反应器上，对底物湿度、搅拌频率和时间、通气速率等控制参数进行了优化，确定了发酵工艺条件。结果显示转鼓式反应器内的发酵效果优于转轴搅拌式，达到0.312g干菌体和170u FPA酶活／g培养基干重，酒精产率达到0.074g／g培养基干重，各参数均优于摇瓶发酵，说明固态生物反应器放大取得良好效果。 【关键词】：秸秆 酒精 固态发酵 遗传算法 生物反应器
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TS262.2
【目录】：

• 第一章 绪论8-16
• 1.1 研究的目的、意义及进展8-13
• 1.2 存在的问题13-14
• 1.3 研究的基础和内容14-16
• 第二章 秸秆固态发酵酒精过程参数测定16-26
• 2.1 引言16-17
• 2.2 材料与方法17-20
• 2.3 结果及分析20-26
• 第三章 秸秆固态发酵过程动力学分析和建模26-37
• 3.1 引言26-27
• 3.2 材料与方法27-30
• 3.3 结果及分析30-37
• 第四章 基于遗传算法的固态发酵动力学参数辨识37-48
• 4.1 引言37
• 4.2 软件与方法37-41
• 4.3 结果及分析41-48
• 第五章 秸秆固态发酵酒精反应器放大的初步探索48-56
• 5.1 引言48
• 5.2 实验材料与方法48-50
• 5.3 结果及分析50-56
• 第六章 结论和建议56-63
• 致谢63-59
• 参考文献59-64
• 附录64-67
• 个人简介67

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