一种用于萃取由可发酵生物质的厌氧发酵产生的分子的方法技术

用于萃取挥发性脂肪酸(VFA)，被称为前体的有机分子的方法，所述有机分子是在发酵反应器(2)中通过使用可发酵生物质(1)的厌氧发酵(3)由微生物(M)产生的，所述分子为发酵代谢物，所述方法至少包括以下步骤：‑a)从萃取装置中选择一个萃取装置(8)，所述一个萃取装置(8)至少不溶于发酵培养基并且所述一个萃取装置(8)的处理条件保存了所述发酵培养基中存在的所述微生物(M)产生所述分子的能力，‑b)在不中断所述发酵(3)的情况下使所选的萃取装置(8)与所述发酵培养基接触(9)，‑c)在低于4.5的pH下，通过在所述发酵反应器(2)外的所述萃取装置(8)回收所述萃取的分子。本发明专利技术还涉及一种用于实施所述方法的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于萃取由可发酵生物质的厌氧发酵产生的分子的方法。
技术介绍
可发酵生物质在本文意指有机基质，所述有机底物有利地为非食物的，获自由有机材料形成的废物、副产物和共产物，也就是说，生物质产生自人类活动，无论它们是否属于家庭来源、工业来源、农业来源、林业来源、水产业来源、农工业来源或畜牧业来源。通过非限制性实例，可以提及有机底物、粪肥、家庭垃圾的有机部分、屠宰场共产物、来源于农工业的纤维素或木质纤维素残余物，诸如产生自甘蔗(甘蔗渣)、向日葵种子或大豆的转化的那些纤维素或木质纤维素残余物。厌氧发酵表示在厌氧条件下由微生物、真核生物或原核生物诸如细菌、真菌、藻类或酵母进行的发酵。术语分子在本文中优选但不排他地是指所谓的前体发酵代谢物。然后，这些前体使得可能产生具有较大能量和/或化学利益的分子，应当理解，这些分子是有机分子。关于具有能量和/或化学利益的分子，可以提及例如具有由酸、烃、甲烷、酯、醇、酰胺或聚合物构成的碳链的分子。在发酵期间产生的所谓前体发酵代谢物中，可以提及可转化成例如酮、烷烃、醇、烯烃的挥发性脂肪酸或VFA，应当理解，除此之外，这种发酵还产生酯、气体、乳酸、醇、氢和二氧化碳。美国专利号6,043,392公开了用于通过热处理由厌氧发酵获得的挥发性脂肪酸盐来产生酮的这种方法。一些挥发性脂肪酸还转化成液体烃、醛和醇。结果是，此方法以两个不同的阶段进行，即发酵，然后是通过用叔胺萃取剂以沉淀盐形式的萃取处理VGA。还已知，由厌氧发酵进行的挥发性脂肪酸的产生诱导对微生物有害的培养基酸化。培养基酸化诱导对微生物的抑制；因此，其减缓或停止发酵，必须分批工作。为此，在给定的发酵时间后，通过本身已知的技术萃取VGA。因此，所述方法不允许快速且连续地产生被称为前体的分子，因为产率不是最佳的。从美国专利号4,424,275中已知被设计来产生丁醇的厌氧发酵。萃取用含氯和氟的溶剂来连续进行。EP-A-216221公开了与用对微生物无毒的溶剂进行的发酵相关联的液/液萃取。此类方法消耗微生物菌株，并且几乎不或不产生可回收的废物。本专利技术试图提出另一种萃取方法，所述另一种萃取方法使得可能以连续的、生物相容的、规律的和自由控制的方式产生，其中使通过厌氧发酵获得的具有极少价值的废物、不同分子(被称为前体)最少。
技术实现思路
为此，本专利技术的主题是一种用于萃取挥发性脂肪酸(VFA)，被称为前体的有机分子的方法，所述有机分子是在发酵反应器中通过使用可发酵生物质的厌氧发酵由微生物产生的，所述分子为发酵代谢物，所述方法的特征在于其至少包括以下步骤：-a)从萃取装置中选择一个萃取装置，所述一个萃取装置至少不溶于发酵培养基，并且所述一个萃取装置的处理条件保存了所述发酵培养基中存在的所述微生物产生所述分子的能力，-b)在不中断所述发酵的情况下使所选的萃取装置与所述发酵培养基接触，-c)在低于4.5的pH下，通过在所述发酵反应器外的所述萃取装置回收萃取的分子。这种方法使得可能连续地萃取分子，特别是所谓的前体代谢物诸如挥发性脂肪酸，同时保存生物反应器中存在的微生物的产生能力。事实上，萃取步骤使得不仅可能连续地收集发酵反应器中产生的分子，而且还可能保存负责此产生的微生物，所述萃取在对所有微生物非致死的条件下(也就是说，在生物相容性萃取条件下)进行。以此方式，例如从对所述微生物有害的所产生的挥发性脂肪酸的积累所引起的发酵培养基酸化中消除与前体在发酵反应器中的积累相关联的问题。在整个发酵循环中，微生物的活性维持在接近于初始水平的高水平下。根据本专利技术的有利但非强制性的方面，这种方法可包括以下特征中的一个或多个：-在萃取是液-液型时，萃取装置是沸点低于70℃的溶剂。-萃取装置是沸点低于发酵温度的溶剂。-萃取装置是其密度小于发酵培养基的密度的溶剂。-在萃取是固-液型的情况下，萃取装置是固体。-在反应器中使发酵培养基和萃取培养基接触放置，所述萃取装置与所述发酵培养基隔离或不隔离。-在反应器外使发酵培养基和萃取装置形成接触，对所述发酵培养基进行依序取样。-在反应器外使发酵培养基和萃取装置形成接触，对所述发酵培养基进行连续取样。-在步骤c)之后，将由萃取产生的液相的至少一部分重新引入发酵反应器中，并且并入发酵培养基中。本专利技术还涉及一种用于实施根据前述特征中的一种所述的方法的设备，所述设备的特征在于其至少包括以下项：-发酵反应器，-萃取部件，其适于确保发酵培养基与萃取装置之间的接触。附图说明在阅读以非限制性实施例给出并参考以下附图进行的本专利技术的若干实施方案的描述或，本专利技术将被更好地理解，并且本专利技术的其他优点将更清楚地显而易见，在附图中：-图1是表示为本专利技术主题的方法的简化图。具体实施方式现在参考若干实施方案描述所述方法的各个步骤，应当理解，未详细说明本身已知的步骤。具体地，下面将参考如示出本专利技术的有利实施方案的图1的图。首先，所使用的底物1有利地是未处理的，即它尚未进行任何物理化学或酶的预处理。此底物1主要由可发酵生物质组成。作为非限制性实例，可以提及农业或植物废物(禾秆、甘蔗渣、玉米秸秆、草、木材、羊毛剪取物(sheepclipping))废纸(硬纸板、纸)、农业食物废物、屠宰场废物、家庭废物的有机部分、牲畜粪肥(粪肥、泥浆、粪便)、藻类、水产业废物、林业废物或来自化妆品工业的可发酵共产物。一些底物含有将不影响或排斥发酵过程的有机分子，诸如有机酸。另一方面，这些分子可见于发酵培养基中，并且参与例如最终限定的有机分子的产生。将底物1引入发酵反应器2中，发酵反应器2是本身已知的并且其尺寸针对所需产生进行设计，无论所述尺寸是处于用于进行测试的实验室规模下还是处于生产情况下的工业规模下。换句话说，根据需要，发酵反应器2或生物反应器的体积在几升至几百立方米的范围内。有利地，微生物最初以足以启动发酵的量引入发酵反应器中。有利地，微生物以由箭头M示出的聚生体的形式进行接种。术语聚生体表示一种混合物或微生物、真核生物和原核生物的混合物，所述混合物可为细菌、酵母、真菌或藻类。这些微生物基本上来自天然生态系统，有利地但不排他地来自厌氧生态系统，作为非限制性实例，诸如水生环境的厌氧区，诸如某些湖泊、土壤、沼泽的缺氧区、反刍动物的瘤胃或白蚁的肠。应当记住，聚生体M中的不同类型和种类的微生物的定性分布和定量分布不是精确地已知的，并且尤其是可以显著比例变化。结果是，这种定性和定量多样性赋予了微生物的惊人的稳健性和适应性，所述微生物的惊人的稳健性和适应性使得可能确保底物的最佳使用，而不管底物的组成如何和处于变化的发酵条件下。此外，由于底物1被按原样使用，也就是说，其不被灭菌，或者更一般地，其在引入生物反应器2中之前未摆脱其含有的微生物，事实上，似乎底物1特有的微生物并入聚生体M中或至少与生物反应器2中的聚生体M相关联。与可能存在于底物1中的微生物相关联的微生物的聚生体M允许底物1的发酵，而无需添加诸如酶的产物。此外，在厌氧条件下，更精确地是当氧化还原电势小于-300mV，有利地是介于-550mV与-400mV之间时，以及当pH低于8，优选地介于4和7之间时，发酵3发生。有利地，发酵3被局限于产生所谓的前体发酵代谢物，即挥发性脂肪酸或VFA。因此诱导了类似于反刍动物中遇到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于萃取挥发性脂肪酸(VFA)，被称为前体的有机分子的方法，所述有机分子是在发酵反应器(2)中通过使用可发酵生物质(1)的厌氧发酵(3)由微生物(M)产生的，所述分子为发酵代谢物，所述方法的特征在于其至少包括以下步骤：a)从萃取装置之中选择一个萃取装置(8)，所述一个萃取装置(8)至少不溶于发酵培养基并且所述一个萃取装置(8)的处理条件保存了所述发酵培养基中存在的所述微生物(M)产生所述分子的能力，b)在不中断所述发酵(3)的情况下使所选的萃取装置(8)与所述发酵培养基接触(9)，c)在低于4.5的pH下，通过在所述发酵反应器(2)外的所述萃取装置(8)回收所述萃取的分子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 FR 14572011.一种用于萃取挥发性脂肪酸(VFA)，被称为前体的有机分子的方法，所述有机分子是在发酵反应器(2)中通过使用可发酵生物质(1)的厌氧发酵(3)由微生物(M)产生的，所述分子为发酵代谢物，所述方法的特征在于其至少包括以下步骤：a)从萃取装置之中选择一个萃取装置(8)，所述一个萃取装置(8)至少不溶于发酵培养基并且所述一个萃取装置(8)的处理条件保存了所述发酵培养基中存在的所述微生物(M)产生所述分子的能力，b)在不中断所述发酵(3)的情况下使所选的萃取装置(8)与所述发酵培养基接触(9)，c)在低于4.5的pH下，通过在所述发酵反应器(2)外的所述萃取装置(8)回收所述萃取的分子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述萃取是液-液型时，所述萃取装置(8)是沸点低于70℃的溶剂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述萃取装置(8)是沸点低于发酵温度的溶剂。4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述萃取装置(8)是...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·努瓦耶，J·佩西奥，
申请(专利权)人：阿弗于伦公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR