项目名称: 生物乙醇连续发酵中振荡过程的调控方法研究

项目编号: No.21306100

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 化学工业

项目作者: 王杭州

作者单位: 清华大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 生物乙醇是一种重要的可再生能源,在我国的需求量巨大,但是高生产成本制约了生物乙醇的大规模生产使用。提高发酵产物中乙醇浓度减少生产能耗是降低生产成本的主要研究方向。与酿酒酵母相比,运动发酵单胞菌乙醇连续发酵过程的产物转化率更高生产能耗更低,具有更好的成本优势,但其中存在的多稳态及振荡现象不利于该过程的高效平稳运行。本课题深入研究运动发酵单胞菌乙醇连续发酵中振荡过程对产物转化率的影响,建立准确完备的识别发酵体系中引发振荡过程的操作点的算法;通过研究发酵体系中不同振荡过程的特性,提出量化表征振荡过程对产物转化率影响的方法,构建针对振荡过程的调控方法;最终建立非线性约束规划模型,计算得到优化设计方案。本课题的研究成果将进一步揭示生物乙醇连续发酵中振荡过程与操作参数设计参数之间的内在联系的规律,从而设计出具有更好经济效益的生物乙醇连续发酵过程。

中文关键词: 乙醇连续发酵;运动发酵单胞菌;振荡;调控方法;霍普夫奇异点

英文摘要: The bioethanol is an important renewable energy. The demand of bioethanol is high, but high production cost restricted the widely production of bioethanol. Increasing product concentration to reduce energy consumption is the major research area to reduce production cost. Compared to Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis has better cost advantage in continuous fermentation process of ethanol because of higher product conversion rate and lower energy consumption, but the multistability and oscillation phenomenon in this process reduce the product concentration and process stability. It is important to study the oscillation phenomenon in Zymomonas mobilis continuous fermentation. First, establish the identification method to locate the operation condition point where oscillation phenomenon occurred. Secondly, construct quantified method to represent characterization of the oscillation impact on process stability and product conversion, after that build the regulation method of the oscillation process. Finally, formulate nonlinear constrained programming model to calculate optimized process design. The study would contribute to improvement in stability of the continuous fermentation process and design a bioethanol continuous fermentation process with better economics.

英文关键词: continunous ethanol fermentation;Zymomonas mobilis;oscillation;regulate method;Hopf points

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