[00103115]黄原胶高粘假塑性物系发酵过程中化学工程问题的研究

　　一、成果简介

　　本课题来源于山东省山东省中青年科学家奖励基金。目前，国内黄原胶生产技术存在着生产消耗高、收率低、产品质量差等诸多问题，影响了黄原胶生产企业效益和竞争力。主要原因是目前国内黄原胶厂家基本都是沿用低粘度发酵体系采用的传统的搅拌桨-挡板安排（直叶圆盘涡轮和标准挡板）作为反应器内主要构件，这种结构难以满足发酵体系传热、传质的需要，尤其是溶氧这一气液传质过程的需要。本研究通过冷模研究和热模研究，运用化学工程、发酵工程、生物化学、高分子化学等的知识研究方法，在较大的反应器规模上，大范围地研究了桨型及其组合、挡板等结构因素及体系粘度、通气量、转速对搅拌功率 P，氧传质系数 KLa、气含率ε、气泡大小及分布的影响。寻求在实验范围内最佳的搅拌桨型及其组合、挡板等釜内构件安排方案。研究了结构因素及培养基（碳源、氮源、无机盐、磷酸盐等）、发酵温度、周期、气量、转速、流加方式等工艺因素对黄原胶发酵的胶产率、丙酮酸含量等两类主要技术指标的影响，探讨技术指标与结构因素及工艺因素之间的关系。

　　完成这些研究之后，根据研究结果，我们就可以做到：1、提出新型生物反应器的设计原则和放大规律，进行反应器的放大设计，并应用于实际生产技术。2、利用研究得到的关于高粘假 塑性物系在不同釜内构件作用下的混合规律和工艺条件对产品质量影响的规律对生产过程进行调整，并提出更为合理的工艺方案。

　　二、经济效益分析

　　据文献报道，全世界的黄原胶产量在 2003 年达 5 万吨/年以上，但也有报道认为产量在几十万吨的规模。由于黄原胶具有良好的使用性能，并且使用领域在不断拓宽，市场需求量在迅速增 长，年增长速度在 8 以上。在国内，黄原胶的发展也比较快，目前国内生产厂家总数已有将近二十家，但由于我国黄原胶生产技术与国际水平存在着较大差距，因此，产品生产消耗较高，产 品质量和使用性能上无法与国外产品相比，产品的市场价格远远低于国外产品，致使我国大部分的黄原胶企业效益并不理想。

　　目前，国产黄原胶市场价格为 5 万元/吨左右，进口黄原胶由于产品质量和使用性能的优势，

　　有些品种价格已达到 10 万元/吨以上。通过我们的研究，并进一步开发出适合于高粘假塑性体系的新型生物反应器，解决影响国内产品质量和消耗的某些关键问题，如收率低、消耗高、产品分子量分布宽、丙酮酸含量低等问题，必将大大提高国内产品的竞争力，提高企业效益，推动黄原 胶行业迅速发展。

　　三、应用推广领域

　　本研究的研究尺度大，超过了以前的同类研究。因而其结论对黄原胶发酵新型生化反应器的 开发和生产技术的研究具有更好的指导意义，并且对于黄原胶体系以外的高粘假塑性物系混合传 质过程也有非常贴切的参考价值，具有良好的推广应用前景。