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丙酮丁醇发酵简称丙丁发酵或ABE发酵。传统丙丁发酵工业多采用玉米等粮食原料,发酵方式多为分批发酵。然而,玉米发酵存在与人争粮的不足,而且分批发酵的生产强度低,不适合工业化生产。本课题以廉价非粮原料木薯替代玉米发酵生产丁醇具有重要意义。本文从两株ABE生产用菌株中选择出发菌株,考察该菌株对葡萄糖、玉米、糖蜜原料的发酵特性,并着重对木薯分批发酵工艺进行了研究,根据分批发酵中菌体生长动力学,初步建立了木薯丙酮丁醇多级连续发酵系统。研究结果如下。通过对丙酮丁醇梭菌Clostridium acetobutylicium A和Clostridium acetobutylicium T不同底物利用情况的比较,因C. acetobutylicium A利用淀粉糖能力佳,考察其对葡萄糖、玉米、糖蜜和木薯原料的发酵特性,以及木薯原料摇瓶分批发酵的条件,确定最佳的产溶剂条件为:120 g/L木薯、6 g/L乙酸铵、按20 U/g木薯酶量添加高温淀粉酶酶,90℃水解60 min,糊化30 min,接种后调节起始pH为6.0,搅拌转速50 r/min。此条件下能够产生丁醇13.6 g/L,总溶剂24.7 g/L,生产强度为0.24 g/（L·h）。经过优化以木薯为底物分批发酵丁醇和总溶剂产量明显高于玉米原料,同时阐述了由于淀粉酶的加入,木薯丙丁发酵过程经历两次产酸期和两次产溶剂期现象。对木薯丙酮丁醇多级连续发酵进行初步研究。为了控制连续发酵种母罐质量,对分批发酵对数生长期菌体生长动力学进行了计算,确定连续发酵种母罐最佳稀释率为0.1 h-1,并根据保留时间确定了后续三级发酵罐的稀释率,将四个3 L发酵罐串联,建立了一个四级连续发酵系统。该系统连续发酵100 h,产丁醇12.38 g/L,总溶剂22.8 g/L。四级罐稀释率分别采用0.1 h-1、0.1 h-1、0.06 h-1、0.04 h-1,连续发酵末级罐中丁醇最高可达13.2 g/L,总溶剂可达23.3 g/L。溶剂生产强度可达0.39 g/（L·h）,比分批发酵提高了63%。而且比经连续发酵缩短了发酵周期,提高了设备利用率,降低了劳动强度。