对可实现CO发酵成乙醇的生物反应器的开发和评估

Bioresources and Bioprocessing 2016, 3:4

http://bioresourcesbioprocessing.springeropen.com/articles/10.1186/s40643-016-0082-z

对可实现CO发酵成乙醇的生物反应器的开发和评估

Poritosh Roy, Animesh Dutta and Sheng Chang

School of Engineering, University of Guelph, Guelph, ON N1G 2W1,

Canada

【摘要】背景：在常规的合成气（一氧化碳和氢的混合物）发酵过程中，气体通过单孔或多孔释放到发酵培养基中，中空纤维膜反应器除外。目前已开发一种简化的生物反应器，这种反应器可采用新型气体供给方式和流出物提取系统。结果：连续搅拌斧式反应器（CSTR）经开发可用新型气体供给方式和流出物提取系统来把合成气发酵成乙醇。设计的这个反应器有效容积为2 L。微生物（杨氏梭菌）在该反应器中利用CO进行发酵，并研究了发酵过程中不同气体供给速率（5-15mL/min）、培养基、流出速率（0.25- 0.75mL/min）和搅拌速度（300-500 rpm）的影响。气体通过小型家用水族箱常用的水曝气管扩散到发酵培养基中，装置放在整个底层周边。流出物通过膜分离从上层萃取，乙醇和乙酸的浓度分别为0.17-1.17 g/(L-流出物) 和8.50-23.68 g/(L-流出物)。结论：新型气体供应系统可通过减小气泡尺寸及在释放点产生较高的横向速度来提高CSTBR的性能，尤其是在反应器的整个周边而不是中心增加多个孔口。

Schematic diagram of the experimental setup. 1. Reactor (3 L), 2. Glass bottle (2 L), 3. Medium inlet, 4. Gas inlet, 5. Temperature probe, 6. Pressure meter, 7. Gas controller, 8. Control valve, 9. Vent, 10. Membrane sampler/extraction port, 11. Gas sampling port (gas impermeable butyl rubber stopper), 12. Bypass line, 13. pH meter, 14. Diffuser, 15. Stirrer, 16. Stirring plate, 17. Pump, 18. Incubator, 19. Exhaust tube, and 20. Fume hood