清液发酵即通过对发酵原料进行综合加工以达到提前除渣的目的,将除渣后的清糖液用以发酵,或直接通过发酵将原料充分利用从而使发酵液澄清。采用清液发酵具有诸多优点,如污染小于带渣发酵;便于发酵新技术的应用;改善装置运行状况;发酵液可循环利用,从而实现节能减排等,同时发酵废液中残留的少量可发酵性糖及营养物质可被循环利用。目前,清液发酵已应用于乙醇工业化生产,但在丙酮、丁醇生产中还未见报道。本试验以丙酮丁醇梭菌8008、8012(CICC)为菌种,进行了丙酮丁醇清液发酵的研究。论文主要研究内容及结果如下:1)对丙酮丁醇清液发酵进行了初步研究。首先采用以葡萄糖为碳源的半合成培养基进行丙丁清液发酵,溶剂产量最高仅为8.43g/L,且有大量的残糖未被利用,试验结果不理想。然后分别以红糖溶液、白糖溶液进行发酵,结果表明红糖较白糖利用率高,溶剂产量为14.50g/L,原因是红糖含有更为丰富的营养成分,更适于微生物生长利用。但比玉米粉发酵的溶剂产量仍有较大差距。最终采用玉米粉浸泡液添加葡萄糖为碳源进行发酵,得到溶剂产量可达20.31g/L,发酵效果良好。2)以玉米淀粉为碳源进行了丙丁清液发酵的研究。试验中发现,以50mL容量瓶发酵,分别在未抽真空与抽真空条件下,溶剂产量相差不大,因此可省去抽真空操作,简化试验过程。结果表明,采用玉米粉浸泡液添加玉米淀粉发酵良好,溶剂产量可达到21.63g/L,最适玉米粉浸泡浓度为200g/L,玉米淀粉醪液浓度为7%,α-淀粉酶添加量为0.1%,发酵周期为72h,糊化时间为45min。3)清液发酵完成后,进行了发酵废液循环利用的研究。将发酵废液与玉米粉浸出液按不同体积比混合后进行丙丁发酵,结果发现,随着发酵废液含量的增加,溶剂产量逐渐降低。当采用发酵废液发酵时,溶剂产量由未添加发酵废液时的21.63 g/L降至0.96g/L,抑制作用明显。维持发酵废液与玉米浸出液的比例不变,调节初始的pH值为6.0,溶剂产量仍然较低,有待进一步研究。4)本试验研究了以玉米淀粉为碳源,酸根离子对丙酮丁醇清液发酵的影响。结果表明:SO32-抑制作用明显,且随浓度的增加,抑制作用增强。SO42-,Cl-,CO32-,Ac-,PO43-相对应的钠盐、铵盐浓度在0.2～1.0g/L(w/v)范围内发酵正常,其中溶剂产量最高达到22.09g/L。SO42-,Cl-对应盐质量浓度增加到2.0g/L时,溶剂产量有所下降。在不同质量浓度下,分别将几种钠盐、铵盐混合添加到培养基中,研究其对发酵的影响。结果发现,未添加亚硫酸盐的发酵正常,添加亚硫酸盐的发酵出现异常,溶剂产量很低,仅为1.806g/L,同样说明SO32-对丙酮-丁醇发酵的强抑制作用。