[发明专利]一种表面固定化酵母半连续发酵制备乙醇的方法

说明书

本发明公开了一种表面固定化酵母半连续发酵制备乙醇的方法，它将纤维材料固定于球状的网格中作为固定化介质，同时将固定化介质填装于发酵罐中,使酵母通过吸附的作用固定于纤维载体上并进行发酵,发酵2‑4批结束后，每批发酵酒度到8‑10％(v/v)时，排料至另外发酵罐，并补料至满罐，待酒度至8‑10％(v/v)，继续排料至另外空罐。以此类推，进行半连续发酵。该固定化方法不仅生产成本低、操作方便、工艺稳定，发酵强度大，产物得率高，而且可以使固定化酵母具有持久、较高的活性。

技术领域

本发明属于工业生物技术领域，具体涉及一种表面固定化酵母半连续发酵技术。

背景技术

由于化石能源和其他不可再生能源的过度开发，能源危机已经成为当今世界发展首要解决的问题。寻找新的替代能源已成为这些年来能源战略的重点。乙醇不仅是一种可再生燃料,而且可以与汽油混合使用以任何比例混合,以缓解石油需求的压力，是一直良好的能源替代品。目前燃料乙醇生产企业通常采用的大接种量(20-35％)方式进行游离发酵，菌浓较高(2.5亿个/ml)，消耗糖份较高，造成一定程度上的浪费；另外，发酵后期由于机械搅拌和产物抑制作用，导致酵母死亡率较高，发酵后劲不足，发酵周期长，残总糖水平较高，从而使得淀粉利用率较低。同时，在酒母扩陪和整个发酵过程中，易发生染菌现象，从而进一步降低淀粉利用率。

固定化酵母研究历史较为悠久，其优点也很明显，比如载体吸附的高密度酵母，其菌群优势明显，使得发酵过程不易染菌，发酵速度快，总糖消耗更为彻底。另外，固定化酵母能反复利用，省去了酒母扩陪过程中的人力物力及财力，且便于连续化发酵。然而投入生产的案列少之甚少，主要存在的问题有：固定化介质成本高、机械强度低、吸附效果和传质效果差以及连续化发酵酵母活性易退化和易染菌等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种表面固定化酵母半连续发酵技术，以解决现有技术存在的固定化酵母发酵产乙醇效果不佳等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种表面固定化酵母半连续发酵技术，它包括如下步骤：

(1)将装有吸附材料的球形网格状载体填充于具有循环管路的分层发酵罐中；

(2)向步骤(1)中所述的发酵罐中泵入酒母，循环式培养并使其中的酿酒酵母吸附固定于球形网格状载体的吸附材料上；

(3)酿酒酵母吸附固定结束后，排出酒母醪，泵入发酵培养基进行固定化酿酒酵母发酵，前2-4批发酵结束后更换新的发酵培养基；

(4)2-3批发酵稳定后，每批发酵酒度到8-10％(v/v)时排料50-100％至另外空发酵罐继续后发酵，并补充新的发酵培养基到固定化发酵罐至满罐。待酒度至8-10％(v/v)时再继续排料至另外空发酵罐继续后发酵，并补料至满罐。以此类推进行半连续发酵，且每2-3批更换一种抑菌剂；

步骤(1)中，所述的吸附介质为植物纤维、动物纤维和化学合成纤维中的任意一种或几种的组合。

步骤(1)中，所述的球型网格由聚丙烯或聚乙烯制成。

步骤(1)中，所述的吸附介质为正方形或圆形片状，其边长与球形网格直径的比值为0.6～0.8：1；其中，一个球型网格中装有2～5片吸附介质。

步骤(1)中，所述的发酵罐的高径比为1.5～2.5：1；每个发酵罐中，吸附介质绝干的量为2～8g/L。

步骤(1)中，所述的发酵罐罐内设置2-4层，每层用格栅隔开，格栅孔径为球形载体直径0.4-0.6倍，球形载体置于格栅之上。

步骤(2)中，所述的酒母为人工半合成培养基，玉米、木薯或陈化粮的糖化液和糖蜜中的任意一种或几种的组合，酵母数量为1.8～3.5亿个/ml；

其中，