醇产生方法技术

本发明专利技术广义上涉及提高对气态底物进行微生物发酵以产生一种或多种产物的方法。本发明专利技术涉及将气流的一种或多种组分捕获到液体中。本发明专利技术涉及通过使液体与气流接触将所述液体除氧。本发明专利技术涉及通过使用离开生物反应器的气流将进入生物反应器的液流除氧来增加发酵效率的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术广义上涉及通过对底物进行厌氧微生物发酵来产生产物的方法。具体地，本专利技术涉及通过使用离开生物反应器的气体流将进入生物反应器的液流除氧来增加发酵效率的方法。
技术介绍
乙醇正迅速地成为全球各地的主要富含氢的液体运输燃料。2005年全球范围内的乙醇消耗量估计为122亿加仑。由于欧洲、日本、美国和几个发展中国家对乙醇兴趣增加， 燃料乙醇工业的全球市场也被预测会在未来持续急剧增长。例如，在美国，乙醇用于生产E10，一种乙醇在汽油中的10%的混合物。在ElO掺合物中，乙醇组分作为氧合剂起作用，提供燃烧的效率并且降低空气污染的产生。在巴西，乙醇作为混合在汽油中的氧合剂以及自身即可作为纯燃料满足了约30%的运输燃料需求。同样，在欧洲，关于温室气体(GHG)排放后果的环境问题已经成为欧盟(EU)为成员国设置消费可持续运输燃料(例如生物质衍生的乙醇)的强制目标的动力。燃料乙醇的绝大部分是通过传统的基于酵母的发酵方法生产的，所述方法使用源自作物的碳水化合物(例如从甘蔗提取的蔗糖或从谷类作物提取的淀粉)作为主要的碳源。然而，这些碳水化合物原料的成本受到它们作为人类食物或动物食物的价值的影响，并且栽培用于乙醇生产的淀粉或产蔗糖作物并不是在所有的地理区域中都是经济上可持续的。因此，需要开发将更低成本的和/或更充足的碳源转化为燃料乙醇的技术。CO是有机材料(例如煤或者油和油衍生产品)的不完全燃烧的主要的、无成本的、富含能量的副产物。例如，有报道称澳大利亚的钢铁工业每年产生并向大气中排放超过500，000 吨 CO。可使用催化方法将主要包含CO和/或CO和氢气(H2)的气体转化为多种燃料和化学制品。还可以使用微生物将这些气体转化为燃料和化学制品。这些生物学方法尽管通常比化学反应慢，但是比起催化方法来有一些优势，包括更高的特异性、更高的产率、更低的能量消耗和对中毒的更高抗性。微生物将CO作为唯一碳源而生长的能力于1903年被首次发现。后来确定这是使用自养生长的乙酰辅酶A (乙酰CoA)生物化学途径(也被称作Woods-Ljungdahl途径和一氧化碳脱氢酶/乙酰CoA合酶(C0DH/ACS)途径)的生物的特性。已证明包括一氧化碳营养生物、光合生物、产甲烷生物和产乙酸生物的大量厌氧生物可将CO代谢为多种终产物，SPC02、H2、甲烷、正丁醇、乙酸和乙醇。当使用CO作为唯一碳源时，所有这样的生物均产生至少两种这些终产物。已证明厌氧细菌(例如来自梭菌属(Clostridium)的那些厌氧细菌)可通过乙酰CoA生物化学途径从CO、COjPH2产生乙醇。例如，WO 00/68407、EP 117309、美国专利 5，173，429,5, 593，886 和 6，368，819、WO 98/00558 和 WO 02/08438 中描述了从气体产生乙醇的多个扬氏梭菌(Clostridium ljunedahlii)菌株。还已知自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum sp)这个细菌从气体产生乙醇(Abrini et al·，Archivesof Microbiology 161,pp 345-351 (1994))。但是，由微生物通过气体发酵进行的乙醇产生总是伴随着乙酸盐和/或乙酸的共产生。因为一些可用的碳被转化为乙酸盐/乙酸而不是乙醇，使用这样的发酵方法产生乙醇的效率可能低于所希望的。并且除非所述乙酸盐/乙酸副产品可被用于某些其他目的，否则还将面临废弃物处理的问题。乙酸盐/乙酸可被微生物转化为甲烷，因此可能会增加GHG排放。 已知与微生物利用一氧化碳作为其唯一碳源和能量的能力有关的几种酶的活性需要金属辅因子。其活性需要金属辅因子结合的关键酶的实例包括一氧化碳脱氢酶(CODH)和乙酰-CoA合酶(ACS)。W02007/117157、W02008/11 5080、W02009/022925、W02009/058028、W02009/064200, W02009/064201和W02009/113878-其公开的内容以引用的方式纳入本文——描述了通过对含一氧化碳气体进行厌氧发酵产生醇尤其是乙醇的方法。作为W02007/117157中所述发酵方法的副产物而产生的乙酸被转化为氢气和二氧化碳气体，它们各自或者两者一起可以用于所述厌氧发酵方法。W02009/022925公开了 pH和ORP在通过发酵将含CO的底物转化为产物(例如酸和醇)的过程中的作用。W02009/058028中描述了使用工业废气通过发酵产生产物例如醇。W02009/064201中公开了 CO的载体以及CO在发酵中的用途。W02009/113878中公开了在含CO的底物的发酵过程中酸转化为醇。含CO的底物的厌氧发酵一般在严格厌氧条件下进行。进入生物反应器的培养基必须在传递到生物反应器之前基本上除氧以基本上去除全部的溶解氧。培养基的脱氧是需要能量和额外资源(例如无氧气流或真空)的常见单元操作。此外，离开所述生物反应器的气流一般携带有从水性发酵液汽提的组分。除非可以从离开所述生物反应器的流中回收挥发性组分例如包括醇的产物，否则它们会在废流中损失。本专利技术的目标是提供一种至少在某种程度上克服上述缺点的方法，或者至少为公众提供一个可用的选择。
技术实现思路
根据第一大方面，本专利技术提供了除氧装置，其包括被配置用于气体/液体接触的容器，所述容器包括(i)被配置用于接收液体的第一入口 ；(ii)被配置用于将所述液体的至少一部分传递到生物反应器的第一出口 ；(iii)被配置用于接收来自生物反应器的气流的第二入口 ；和(iv)被配置用于所述气流的至少一部分离开所述容器的第二出口。在具体实施方案中，所述除氧装置被配置，使得在使用中所述液体和气体逆流地(counter-currently)流过所述容器。在具体实施方案中，所述容器包括被配置以增加气体/液体接触表面积的填充材料。在具体实施方案中，所述容器以不规则填充或规整填充的方式填充。根据本专利技术的第二大方面，提供了一种在将液体营养培养基传递到生物反应器用于进行厌氧发酵之前对所述液体营养培养基除氧的方法，所述方法包括使所述液体营养培养基与离开所述生物反应器的气流接触。在具体实施方案中，所述液体营养培养基和所述气流在被配置用于有效气体/液体接触的除氧装置中接触。在具体实施方案中，所述方法包括在所述生物反应器中发酵底物以产生一种或多种产物。在具体实施方案中，所述底物为气态的。在具体实施方案中，所述底物包括CO。在具体实施方案中，所述离开生物反应器的气流的一种或多种组分在所述气流与液体营养培养基接触时被捕获到所述液体营养培养基中。在本专利技术的第三大方面，提供了一种提高厌氧发酵效率的方法，所述方法包括 (i)在生物反应器中发酵一种或多种底物以产生一种或多种产物；(ii)通过将离开所述生物反应器的气流与水性液体接触，捕获所述气流的一种或多种组分；(iii)将所述包括一种或多种组分的水性液体传递到所述生物反应器。在具体实施方案中，所述气流在除氧装置中与水性液体接触。在具体实施方案中，所述水性液体为供给所述生物反应器以维持发酵的液体营养培养基。在具体实施方案中，将所述气流与所述水性液体接触可基本上对所述水性液体除氧。在具体实施方案中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：J·A·库姆斯，
申请(专利权)人：新西兰郎泽科技公司，
类型：
国别省市：