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燃料乙醇，作为一种可再生清洁能源，最有可能成为石油替代能源，因此受到了许多研究者的关注。本文设计并制备了一种高效燃料乙醇生物催化剂一有机一无机复合膜状生物催化剂，应用于糖蜜发酵工艺取得了较好的效果，具有广阔的工业化前景。
本文选定NKA为酵母源，找到了它适宜生长条件：150 g/t，糖蜜培养基，接种量1.0×10<8>个/ml、30℃、pH 4.5。在此条件下酵母对数生长期为14 h，NKA最高耐乙醇浓度为14％(’v/v)。
生物催化剂载体是影响乙醇生产能力和工业化应用的关键因素。本文从单组分有机聚合物入手，选定海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)为载体材料，以包埋细胞数、扩散游离细胞数等参数考察了载体材料的固定化效果，SA为2.0％或PVA为10.0％最优。在此基础上，制备并筛选出两组分有机复合载体，组成为10％PVA和2％SA，其余部分为水，较单组分有机载体有更好的负载包埋效果，机械强度增强。同时本文以无机材料为载体，考察了它们对酵母细胞的吸附效果：吸附量由高到低为：MCM-41>γ-Al<,2>O<,3>>高岭土>硅藻土，对比有机载体，单一的无机载体细胞亲和性差。
本文用γ-Al<,2>O<,3>、MCM-41分别对有机复合载体进行单组分改性和双组分改性，制备有机一无机复合膜状载体，这种吸附一包埋耦合固定技术起到了吸附和包埋的双重效果：用0.5％MCM-41改性有机复合载体，优于1.0％γ-Al<,2>O<,3>改性载体。组成为10％PVA，2％SA，1％1γ-Al<,2>O<,3>和0.5％MCM-41的双组分改性载体，增殖菌数58.55×10<8>个/ml、游离菌数2.95×10<8>个/ml、出芽率45.20％，载体的机械强度增强，各项指标优于单组分改性载体。由于MCM-41的价格昂贵且尚未实现工业化生产，实验选择了载体1.0％γ-Al<,2>O<,3>改性有机复合载体应用于发酵工艺条件实验。
载体结构与催化性能的关系是对燃料乙醇生物催化的本质，本文运用SEM、BET、吡啶红外光谱等表征手段推测：载体对细胞的亲和性能，受比表面积和酸量的共同影响。载体结构与生物催化剂性能的关系研究，涉及无机化学、生物化学、酶工程、材料化学等多个学科，有待于进一步研究。同时本文发现膜状载体的催化发酵结果各项指标均优于球型载体，径高比1：1.5的反应器发酵速度要快于径高比1：7的反应器。
燃料乙醇生物催化剂-1.0％γ-Al<,2>O<,3>改性有机复合载体吸附包埋细胞，应用于单级反应器批式发酵，最适宜发酵条件是：温度34℃、pH 4.5、填充率14％、初始糖浓度200 g/L。本实验与江苏省发酵食品研究所的发酵结果相比，发酵时间从23.45h缩短为6小时，初始糖度从154.4g/L提高到200 g/L，残余糖浓度基本持平，相应的乙醇浓度从9.2％提高到12.3％，特别是载体乙醇转化能力从73.64 L·Et-OH/M<3>·h提高到146.43 L·Et-OH/M<3>·h，提高了1.7倍。可见有机一无机复合膜状载体负载酵母细胞，是一种高效的燃料乙醇生物催化剂。将其应用于二级(2x30L)连续发酵，稀释率在0.125～0.167 h<-1>区间内最优。与江苏省发酵食品研究所的发酵结果相比，发酵时间从7.6 h缩短为6小时，初始糖度从147.8 g/L提高到200g/L，残余糖浓度从19.0 g/L降低到7.8g/L，相应的乙醇浓度从8.3％提高到12.3％，特别是载体乙醇转化能力从103.00L·Et-OH/M<3>-h提高到146.43 L·Et-OH/M<3>·h。反应器从三级减少到二级，提高了设备利用率。二级连续发酵中试实验结果基本于单级批式发酵结果持平，反应器放大限制效应不明显，系统在60天内，催化剂活性稳定，为进一步扩大实验提供了重要依据。