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食品与发酵工业  2013, Vol. 39 Issue (10): 1-5    DOI: 10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2013.10.010
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纤维床反应器固定化发酵生产丁酸的中试放大
施周铭, 王金, 蔡谨, 黄磊, 徐志南, 薛宏光,
Production of butyric acid by immobilized cells in a fibrous-bed bioreactor of pilot-scale
SHI Zhou-ming, WANG Jin, CAI Jin, HUANG Lei, XU Zh-inan, XU Hong-guang
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摘要 以酪丁酸梭菌为出发菌株,葡萄糖为底物进行批次和补料发酵生产丁酸。基于5 L通用发酵罐和纤维床生物反应器(FBB)发酵生产丁酸的研究基础,在5 000 L体系纤维床上进行丁酸发酵的中试规模放大。5L通用发酵罐发酵体系中,固定化批次发酵的平均糖酸转化率为0.47 g/g,丁酸生产强度为0.82 g/(L·h),分别比游离发酵提高了31%和134%。补料发酵中,丁酸浓度达52.8 g/L,比游离补料发酵提高了46%。在纤维床中试规模放大研究中,批次发酵的平均糖酸转化率为0.48 g/g,丁酸生产强度为0.63 g/(L·h),比游离发酵分别提高了37%和67%。补料发酵的丁酸浓度为51.63 g/L,与游离发酵相比提高了40%。结果表明,与实验室规模相比,纤维床反应器能够放大到1 000倍,能够保持较高的丁酸发酵水平和生产效率。
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施周铭
王金
蔡谨
黄磊
徐志南
薛宏光
关键词:  纤维床反应器  丁酸  酪丁酸梭菌  中试生产    
Abstract: In this paper,efficient production of butyric acid from glucose by Clostridum tyrobutyricum was performed with batch and fed-batch modes. Based on the results of 5-L fermentor's experiments,the fermentation process was successfully scaled up in a 5000-L fermentor. In 5-L fermentor batch modes,butyrate yield and productivity was reached to 0. 47 g / g and 0. 82 g / L·h respectively,which was improved by 31% and 134% compared with fermentations of free cells. In the fed-batch fermentation,the final concentration of butyric acid was 52. 8 g / L,increased by 46% compared to free-cell fermentation. From up-scaled fed-batch production of butyrate in the pilot plant,butyrate yield,productivity and butyrate concentration with immobilized-cells reached 0. 47 g / g,0. 63 g /( L·h) and 51. 63 g / L,which were improved by 37%,67% and 40% respectively. Results showed that compared with the laboratory scale,the fibrous bed reactor could maintain a higher level of butyric acid fermentation and the production efficiency when zoom up to 1000 times. The present work provides a powerful alternative to produce butyric acid as a bulk chemical in pilot scale.
Key words:  fibrous-bed bioreactor;;butyric acid;;Clostridium tyrobutyricum;;pilot-scale
               出版日期:  2013-10-25      发布日期:  2013-10-25      期的出版日期:  2013-10-25
引用本文:    
施周铭,王金,蔡谨,等. 纤维床反应器固定化发酵生产丁酸的中试放大[J]. 食品与发酵工业, 2013, 39(10): 1-5.
SHI Zhou-ming,WANG Jin,CAI Jin,et al. Production of butyric acid by immobilized cells in a fibrous-bed bioreactor of pilot-scale[J]. Food and Fermentation Industries, 2013, 39(10): 1-5.
链接本文:  
http://sf1970.cnif.cn/CN/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.2013.10.010  或          http://sf1970.cnif.cn/CN/Y2013/V39/I10/1
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