一种用于植物来源的碳水化合物底物发酵以生产Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］醇类以及合成较高碳醇类和其它含氧化合物的方法。因为Ｃ↓［６］和更高级醇类不能通过直接生物化学途径制得，所以提出用已知的化学反应合成这些化合物，其中合成的原料为本发明专利技术方法制得的生物气和Ｃ↓［２］－Ｃ↓［５］醇类，其中任选从酵母自溶作用得到的亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸或其混合物的氨基酸在发酵阶段用作生物催化剂。还提出使用Ｃ↓［２］－Ｃ↓［５］醇类生产中的废料制备生物气体。所述的方法解决了以下问题：大大提高碳水化合物底物发酵中Ｃ↓［２］－Ｃ↓［５］醇类的产率；按Ｃ↓［２］－Ｃ↓［５］醇类产量计，发酵的生产率提高１．５－２．０倍；在生产较高碳含氧化合物和烃类中利用Ｃ↓［２］－Ｃ↓［５］醇类生产中的含蛋白质废料，达到生物量利用的最高效率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术的
一般来说，本专利技术涉及生物化学工业和化学工业，更具体地说涉及一种可用于发酵植物来源的碳水化合物底物，从生物量生产C1-C5醇类、以及合成更高碳醇类、其它含氧化合物和烃类以及生产发动机燃料组分的方法。因为C6和更高碳醇类、醚类、缩醛类和更高碳烃类不能通过生物化学途径直接制得，所以提出用已知的化学反应合成这些化合物，其中发酵副产物作为所述合成的原料。
技术介绍
很久以前就已知通过碳水化合物发酵制得醇类和其它含氧化合物，它在工业上主要用于生产乙醇。但是，即使是最先进的生物化学生产乙醇的方法也只能使大约一半的碳水化合物底物源转化成的商业醇。剩余的碳水化合物部分用于维持微生物的生命功能并转化成二氧化碳。当它生成其它醇类或其它含氧化合物例如酮类或酸类时，已知的生物化学方法以甚至更小的程度使原料转化成最终的产物。相当大部分的碳水化合物底物在这些方法中转化成副产物。很久以前通过生物化学方法制得烃类也是大家熟悉的。但是，家畜业废料发酵或生物量通过细菌分解得到的生物气体主要含甲烷。从生物量产生的合成气生产烃类和含氧化合物也似乎有疑问。目前还没有用生物量制得的合成气生产烃类和含氧化合物的工业方法。煤、石油和天然气制得的合成气在工业上用于生产含氧化合物。这些方法广泛用于从所述的物料出发生产醛类、醇类和许多其它含氧化合物的工业。从合成气生产烃类的方法也是大家熟悉的并工业应用。但是并不知道有关在这些方法中使用从生物原料制得的合成气。有各种方法来强化乙醇的生产，例如采用新型的微生物，其特点是发酵速度更高和碳水化合物底物利用范围更广泛，使用连续发酵过程或细胞固定化方法，或新型原料和传统类型原料的有效处理，提供更广范围的原料和原料组分更深的同化。在这些方法中，发酵过程的生产率可达到10-15l乙醇/m3发酵体积/h，而发酵的比速度可达到2.5-3.0l乙醇/g酵母生物量/h，按重量计，从发酵的碳水化合物制得乙醇的产率达到49-50重量％(理论值为51％)。现有技术公开了一种制备用于含谷物淀粉的原料发酵生产乙醇的方法(RU 2145354，C12P7/06，1998)。所述的方法包括从混合物中清洗出谷物，与水混合，热处理，加入酶、酸和糖化。清洗以后，将谷物分成粉状种籽和外皮。在两个物流中进一步处理原料将粉状种籽与水混合，湿度达到19-21质量％，并通过挤压热处理。然后，与水混合以后，将淀粉分解酶和酸加入，其数量达到使用的特定酶的最佳pH值。随后糖化，此后将外皮与水混合达，水含量达到21-23质量％，加入至少2质量％碱。然后加酸热处理所述的物料，其酸量为使用的具体酶提供最佳的pH值。然后加入纤维素分解酶并进行糖化。此后，将两物流合在一起并送去发酵。有一种从谷物原料生产乙醇的已知方法(RU 2127760，C12P7/06，1997)。所述的方法有以下步骤谷物清洗去外皮，粉碎，与液体馏分混合，热处理，然后加入淀粉分解酶进行淀粉的酶解，将物料消毒，冷却，加入酶复合物，随后糖化，冷却到发酵温度。将制得的醪液蒸馏，制得乙醇和蒸馏残渣。将得到的蒸馏残渣分成两个物流，一个物流进一步分成两个物流，其中一个物流再送入去外皮谷物的热处理段，在那里用作与水的混合物中的液相；发酵阶段开始后15-16小时，将另一物流送入每一发酵罐，使物料在发酵阶段在分开的物流中发酵，其数量为发酵介质体积的15-20体积％。其余的蒸馏残渣流与分开的外皮的混合物从过程中取出，用作家畜饲料产品。上述方法的缺点是比发酵速度低(1.5-2.0l/kg*h)和C3-C5醇类产率低。C3-C5醇类(杂醇油)为植物原料生产乙醇的副产物。用已知方法生产乙醇中，C3-C5醇类的产率为0.2-0.6％乙醇。在食品级乙醇的生产中，C3-C5醇类为不希望的混合物，应使用精馏和纯化法彻底除去。在食品级乙醇的生产中，从原料制备开始和用精馏精制的所有技术设备，目的是使生成的杂醇油最少或脱除最多。为了随后适当加工和使用，由于其低产率，收集和贮存杂醇油利用是不便利的。利用杂醇油的最新方法提出在燃烧炉中与燃料油混合焚烧(Klimovski D.I.，Smirnov V.N.“Alcohol Technology”Moscow，1967)或杂醇油用于在精馏装置中蒸馏生产异戊醇的原料(Russianpatent RU 2109724，C07C 31/125，1996)。最近，从植物源的碳水化合物生产燃料级乙醇的方法已取得重大进展。有各种使用植物源的碳水化合物底物发酵产物的已知方法乙醇和C3-C5醇类作为内燃发动机的发动机燃料或燃料组分。在这种情况下，乙醇主要用作燃料组分，而C3-C5醇类用作燃料的辛烷值增加添加剂或在化学合成中用作制得柴油燃料的组分(Russian patent 2155793，C10L 1/18，2000“Highoctane additive for obtaining automotive gasoline”，Russianpatent RU2106391，C10L 1/18，1995“Composition of hydrocarbonfuel”)。根据上述，带有高产率C3-C5醇类的乙醇生产有可能扩大通过“绿色”碳水化合物原料加工生产的各种类型发动机燃料的范围。发酵中制得的杂醇油的总产率取决于碳水化合物底物的数量和发酵方法，通常为0.2-0.6％无水乙醇。专利技术概述我们开发了一种从生物量或源于生物量的产物制得烃类和含氧化合物的新方法。所述的方法按几步进行，还包括甲烷、二氧化碳、乙醛、丙酮、C1-C5低碳醇和甘油的生物合成，用于从所述的醇类生产不饱和烃类，包括使用甲烷和二氧化碳制备合成气，不饱和烃类与合成气的相互作用，制得的醛类的缩合，制得的不饱和醛类加氢生成醇类，以及饱和醇类转化成饱和烃类。此外，醛类还可用于制备酸类，然后将酸类转化成酯类。醛类还可用于合成缩醛。醇类还可转化成醚类。而且，生物合成中制得的C1-C5醇类和甘油可首先转化成醛类，然后再缩合成较高碳的不饱和醛类，再将它们加氢生成较高碳的饱和醇类。本专利技术涉及生物化学工业和化学工业，以及可用于发酵植物源的碳水化合物底物生产C1-C5醇类的方法以及从生物量合成较高碳醇类、其它含氧化合物和烃类的方法以及生产发动机燃料的方法。因为C6和更高碳的醇类、醚类、缩醛类和烃类不能直接从生物化学途径制得，所以提出用已知的各种化学反应来合成它们，其中所述合成的原料源为—由生物量发酵制得的二氧化碳和萃取醇以后含氨基酸的蒸馏残渣发酵制得的甲烷和/或从生物量加工(包括木材加工、谷物生产或植物油生产)中得到的各种产物和废料生产的合成气；—在发酵阶段用氨基酸作为生物催化剂用本专利技术的方法生产的C1-C5醇类。所述的氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸或从酵母自溶产物分离天冬酰胺和铵以后萃取的氨基酸混合物；—用本专利技术的方法和/或脂肪的皂化生产的甘油。使用该甘油来生产较高碳烃类和含氧化合物，以便提高可再生原料的利用程度，包括用于发动机燃料生产；—用本专利技术的方法生产的乙醛和丙酮。提出在醇氧化生产醛类和醛类生产脂肪酸的方法中使用二氧化碳或二氧化碳与氧的混合物。在醛缩合的阶段以及为了提高较高碳烃类的产率，我们提出除由醇制得的醛外还使用由含戊糖的原料水解制得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种强化碳水化合物底物发酵以及提高醇类产率和发酵介质中不可发酵的有机物质的利用率的方法，所述的方法包括以下步骤：制备含有氮源的碳水化合物浓度为３－２０％的含水碳水化合物底物；使该底物发酵得到总浓度为１．５－１０％的以下产物：Ｃ↓［１］－Ｃ↓［５］醇类、甘油、乙醛、乙酸和丙酮；以及将发酵介质与所要的产物分离，其特征在于，氨基酸亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸或其混合物作为氮源加到含水碳水化合物底物中，其量在碳水化合物底物中提供１２０－４２０ｍｇ／ｌ氨基氮含量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：I戈卢布科夫，
申请(专利权)人：瑞典生物燃料股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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