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基于电导率酒精发酵过程在线监测及发酵终点判定

发布时间: 2022-08-22

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 股权融资
成果类型: 新技术
行业领域:
生物产业
成果介绍
酒精发酵过程的产品质量是企业经济效益的决定性因素。一直以来,人们都是采用从发酵罐取样回实验室进行检测的方法,来监测酒精发酵过程和判断发酵 终点,这种属于离线检测方式至少需要2h,这样不仅错过了最恰当的排放时间 (因发酵时间过长,乙醇氧化为乙酸,造成乙醇产量降低),而且延长了生产周期,在很大程度上也增加了人力物力消耗以及人为监测的误差。
成果亮点
本课题组根据前期研究结果,确立了酒精发酵过程中电导率与酒精质量浓度之间的负向线性关系,通过BP神经网络建立数学模型,既可以监测发酵过程中 酒精浓度和还原糖的变化,又可以判断酒精发酵的终点。2014年该研究成果在哈尔滨酿酒总厂酒精车间试用成功,获得了工厂领导和广大职工的一致认可。若以年产10万t酒精厂(每个发酵罐200m3发酵醪酒精质量浓度平均按***%计),每发酵罐至少可以节省15L发酵醪,每天至少可多产酒精***,按照每吨酒精5000元计算,保守估计,正常生产情况下每月可增加***万,一年可增加63万元收益,如果生产出现异常现象,该技术带来的收益会更多,这一结果在今天激烈的市场竞争条件下具有非常重要的意义。下一步,继续开展研究,将该技术应用于连续酒精发酵的生产。
团队介绍
黑龙江大学(简称黑大,Heilongjiang University)于1941年始建,坐落于黑龙江哈尔滨,教育部、国家国防科技工业局与黑龙江省重点共建综合性大学,国家首批中西部高校基础能力建设工程高校,是中国共产党一手创办的中国最早培养俄语高级专门人才的红色大学。其前身为中国人民抗日军政大学第三分校俄文队。[1] 该校入选国家首批卓越法律人才教育培养计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、特色重点学科项目、新工科研究与实践项目、国家级特色专业建设点、国家级大学生创新创业训练计划、教育部来华留学示范基地,世界翻译教育联盟、中俄新闻教育高校联盟创始成员,中俄大学联盟、上海合作组织大学主要成员、“一带一路”智库合作联盟理事单位,中国政府奖学金来华留学生接收院校,拥有首批17所国家教育体制改革试点学院之一,全国首批9所创业教育试点院校之一,全国首批深化创新创业教育改革示范高校,黑龙江省“双一流”建设A类高校,学科门类最全、专业覆盖最广。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间:2023-11-14

谢志南

中国地震局工程力学研究所

综合评价

技术前景广阔,具备技术成果转移转化要求。
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评价单位:“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间:2022-11-28

宋要武

东北石油大学

大学教授

综合评价

本实验通过研究酒精发酵过程中阳离子质量浓度、还原糖质量浓度、ph值、乙醇体积分数和酵母细胞浓度等宏观变量对电导率变化的影响,得到了如下结论:通过单因素试验证明,乙醇体积分数是电导率变化的决定性因素。随着乙醇体积分数的增加,溶液的电导率下降,这与酒精发酵过程中乙醇体积分数与电导率的变化关系是一致的,这应该与乙醇属于非电解质的性质有关。 细胞的形态变化和细胞的氧化过程是循序渐进地进行的 [23],细胞形态在发酵60 h附近没有出现突变现象,从而排除了细胞水平对电导率突变的干扰。由于乙醇体积分数是影响酒精发酵过程电导率的主要因素。当乙醇体积分数停止增加后,溶液中几种重要阳离子质量浓度和h +质量浓度均保持上升趋势,这些阳离子质量浓度的增加是导致电导率上升的主要原因,特别是h +质量浓度,它的变化速率与电导率的变化速率基本一致。 目前,尽管市场上已经存在乙醇体积分数测量仪,这些测量装置运用了离线检测技术 [24],或者运用了价格昂贵的膜技术或质谱技术 [25]。而利用电导率仪在线测量电导率,不仅可以及时反映发酵过程乙醇体积分数的变化和酒精发酵终点的判断,而且该方法操作简单,仪器设备价格便宜,至于电导率的精确度问题还有待于通过建立数学模型或神经网络来进一步校正。
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