来源于在提取发酵中用于醇移除的油的提取溶剂制造技术

在醇发酵方法中，将来源于生物质的油化学地转化成提取剂可用于对来自发酵液体培养基的产物醇(如丁醇)的原位移除。在所述油中的甘油酯能够被化学地转化成反应产物(如脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酸甲酯、脂肪酸乙二醇酯和羟基化甘油三酯、以及它们的混合物)，其形成了发酵产物提取剂，所述提取剂对于产物醇的分配系数大于所述生物质的油对于产物醇的分配系数。来源于醇发酵方法的原料的油能够被化学地转化成发酵产物提取剂。所述油能够在所述原料被输送进发酵容器之前从所述原料中分离，并且所述分离的油能够被化学地转化成发酵产物提取剂，其能够随后与包含产物醇的发酵产物接触，从而从所述发酵产物中分离所述产物醇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】来源于在提取发酵中用于醇移除的油的提取溶剂本申请要求提交于2010年6月18日的美国临时申请61/356，290 ;提交于2010 年7月28日的美国临时申请61/368，451;提交于2010年7月28日的美国临时申请 61/368,436 ;提交于2010年7月28日的美国临时申请61/368，444 ;提交于2010年7月28 日的美国临时申请61/368，429 ;提交于2010年9月2日的美国临时申请61/379，546 ;和提交于2011年2月7日的美国临时申请61/440，034 ;提交于2011年6月15日的美国临时申请13/160，766的权益；其全部内容以引用方式并入本文。与本申请相关的序列表经由网上电子专利申请系统以电子表格形式提交，其全文以引用方式并入说明书。专利
本专利技术涉及发酵醇如丁醇的生产，具体地涉及用于提取发酵的提取溶剂，以及将来源于生物质的油转化成提取溶剂的方法。_4]专利技术背景丁醇是一种重要的工业化学品，具有多种应用，例如用作燃料添加剂，在塑料工业中用作化学原料，以及在食品和香料工业中用作食品级的提取剂。因此，高度需要丁醇以及高效和环境友好的生产方法 。利用微生物发酵来生产丁醇是一种环境友好的生产方法。一些丁醇产量高的微生物也具有低的丁醇毒性阈值，使得在生产丁醇过程中需要从发酵容器中移除丁醇。原位产物移除(ISPR)(也被称为提取发酵)从其被生产的发酵容器中移除丁醇，从而使微生物以高产量生产丁醇。本领域已描述的一种用于原位产物移除的方法是液-液提取(美国专利公开申请2009/0305370)。为了在技术上和经济上可行的，理想的是，液-液提取需要提取剂和发酵液体培养基之间的良好接触以便将产物醇有效地传质传送到提取剂中；提取剂与发酵液体培养基(在发酵期间和发酵之后)的良好的相分离；提取剂的有效回收和再利用； 提取剂提取产物醇(通过例如防止降低对于产物醇进入提取剂的分配系数)的能力的最小劣化和提取剂的污染，所述污染是由长期操作过程中会降低分配系数的脂质造成的。具体地，随着时间推移和每次再利用，提取剂可被油污染，例如通过生物质中存在的油的积聚，生物质是作为可水解的淀粉原料输送进发酵容器中。例如，在通过同时糖化和发酵(SSF)(在通过添加葡糖淀粉酶以产生葡萄糖的发酵过程中伴随着液化浆的糖化)将葡萄糖转化成丁醇的过程中，加载到发酵容器中的含30重量％干玉米固体的液化的玉米浆能产生含有约1. 2重量％玉米油的发酵液体培养基。在原位产物移除过程中作为提取剂溶解在油醇(OA)中的玉米油质可导致随着每次油醇再利用脂质浓度的积聚；随着油醇的每次再利用时油醇中的脂质浓度增加，产物醇在油醇中的分配系数降低。此外，在提取发酵期间不溶解固体的存在可对醇生产的效率产生负面影响。例如， 不溶解固体的存在可降低发酵容器中的传质系数，阻止发酵容器中的相分离，随着时间的推移导致提取剂中来自不溶解固体的玉米油的积聚从而导致提取效率降低和溶剂损失增加，因为其被截留在作为干酒糟可溶物(DDGS)而被最终移除的固体中，减缓提取剂液滴与发酵液体培养基的解脱过程、和/或导致发酵容器体积效率降低。若干个用于降低提取发酵中使用的提取剂分配系数的劣化的方法包括湿磨法、分馏和固体移除。湿磨法是一种昂贵的多步方法，其为了单独捕集来自每种副产品的价值而将生物质(例如玉米)分离成其所有重要组分(胚芽、果皮纤维、淀粉、和谷蛋白)。该方法提供了纯化的淀粉流；然而，它非常昂贵并且包括将生物质分离成其非淀粉组分，这对于发酵醇生产是不需要的。分馏移除了纤维和胚芽，所述纤维和胚芽包含存在于研碎全玉米中的大部分油，导致玉米具有更高的淀粉(胚乳)含量。干分馏不分离胚芽和纤维，因此它比湿磨法更便宜。然而，分馏不移除全部的纤维或胚芽，并且不会导致固体的全部消除。此外，在分馏中会损失一些淀粉。玉米的湿磨法比干分馏更昂贵，但干分馏比干磨未分馏玉米更昂贵。如例如于2010年6月18日提交的共同未决的、普通拥有的美国临时专利申请 61/356，290中所述，从用于发酵前的液化浆中移除固体，包括包含脂质的胚芽，可基本上移除不溶解固体。然而，即使不分馏或移除不溶解固体，如果能降低提取剂的分配系数的劣化，也将是有利的。因此，持续需要开发更有效的方法和系统来通过提取发酵产生产物醇如丁醇，在提取发酵中降低了提取剂的分配系数的劣化。此外，通常提取剂(例如，油醇)是加入到工艺中的，而不是在工艺的一个步骤中产生的。因此，提取剂是原材料支出。由于提取剂可由于吸附在非发酵性固体上而损失并被引入到这个工艺中的脂质所稀释，因此提取剂的回收和再利用的效率可影响醇生产方法的经济性。因此，持续需要用于原位产物移除的替代性提取剂，提取剂通过降低资本和/或运营成本可导致一个更经济的方法。专利技术概述本专利技术通过提供产生产物醇如丁醇的方法满足了以上需求，其中生物质中的脂质被转化成可用于原位产物移除的提取剂，并且其中降低了与原料和/或在提取剂再利用时输送进发酵容器的脂质的量。本专利技术还提供了相关的优点，这些优点通过下列的实施方案的描述 将变得更显而易见。将来源于生物质的脂质化学地转化成提取剂可降低存在于原位产物移除提取剂中的脂质的量，所述提取剂包括脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酯、脂肪酸乙二醇酯和甘油三酯、以及它们的混合物(本文中统称为“脂肪酸提取剂”)。甘油三酯可被羟基化或烷氧基化(例如，甲氧基化、乙氧基化)。脂肪酸提取剂预期不会和脂质一样程度地降低产物醇如异丁醇在提取剂相中的分配系数。此外，脂肪酸提取剂可用作原位产物移除提取剂。脂肪酸提取剂可来源于供应输送进发酵容器的可发酵碳的生物质。因此，脂肪酸提取剂可在醇生产工艺的步骤中产生，并用于替代、或添加到供应的不在所述工艺中产生的外源原位产物移除提取剂(如外部提供的油醇)中，从而降低或甚至省去用于原位产物移除提取剂的原材料支出。此外，提取剂也可通过在高温和/或高压条件下，由将来源于生物质或原料的油转化成脂肪酸而产生。此外，来源于生物质或原料的油可用一种或多种脂肪酶处理以产生脂肪酸或进行氢化反应以产生脂肪醇。本专利技术涉及组合物，所述组合物包含能够由原料产生醇的重组微生物；醇；和至少一种提取剂，所述提取剂选自脂肪酸、脂肪醇、脂肪酯、甘油三酯、以及它们的混合物；其中所述提取剂由所述原料产生。在一个实施方案中，所述提取剂是脂肪酰胺的混合物，并且在另一个实施方案中，所述脂肪酰胺的混合物包含亚油酰胺、油酰胺、棕榈酸酰胺或硬脂酰胺。在另一个实施方案中，所述提取剂是脂肪酰胺和脂肪酸的混合物，并且在另一个实施方案中，所述脂肪酰胺和脂肪酸的混合物包含亚油酰胺、亚油酸、油酰胺、油酸、棕榈酸酰胺、 棕榈酸、硬脂酰胺或硬脂酸。在一个实施方案中，所述提取剂选自羟基化甘油三酯、烷氧基化甘油三酯、羟基化脂肪酸、烷氧基化脂肪酸、羟基化脂肪醇和烷氧基化脂肪醇。在一个实施方案中，甘油三酯可为甲氧基化的或乙氧基化的。在另一个实施方案中，所述提取剂选自饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、饱和脂肪醇、不饱和脂肪醇、饱和脂肪酰胺、不饱和脂肪酰胺、 饱和脂肪酯、不饱和脂肪酯、以及它们的混合物。在一个实施方案中，所述提取剂可以是液体或固体。在另一个实施方案中，所述提取剂可以是珠粒的形式。在一个实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.18 US 61/356290;2010.07.28 US 61/368436;201.组合物，包含能够由原料产生醇的重组微生物；醇；和至少一种提取剂，所述提取剂选自脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酯、甘油三酯、以及它们的混合物；其中所述提取剂由所述原料产生。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述提取剂包括式R(C= O)N(RO (R”)的一种或多种脂肪酰胺，其中R独立地选自任选地以一个或多个双键间隔的C3-C27烷基基团，并且R’和R”独立地选自氢和任选地包含一个或多个羟基基团的C1-C6烷基基团。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述提取剂包括式R-(C= O)-OCHRJ CHR -OH 的一种或多种脂肪酯，其中R独立地选自任选地以一个或多个双键间隔的C3-C27烷基基团，并且R’和R”独立地选自氢和C1-C4烷基基团。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述提取剂包括式R-(C= O)-0R’的一种或多种脂肪酯，其中R独立地选自任选地以一个或多个双键间隔的C3-C27烷基基团，并且R’是8个碳或更少的烷基基团。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述提取剂是脂肪酰胺的混合物，并且其中所述脂肪酰胺的混合物包含亚油酰胺、油酰胺、棕榈酰胺或硬脂酰胺。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述提取剂是脂肪酰胺和脂肪酸的混合物，并且其中所述脂肪酰胺和脂肪酸的混合物包含亚油酰胺、亚油酸、油酰胺、油酸、棕榈酰胺、棕榈酸、硬脂酰胺或硬脂酸。7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述提取剂选自羟基化甘油三酯、烷氧基化甘油三酯、羟基化脂肪酸、烷氧基化脂肪酸、羟基化脂肪醇和烷氧基化脂肪醇。8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述提取剂选自饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、饱和脂肪醇、不饱和脂肪醇、饱和脂肪酰胺、不饱和脂肪酰胺、饱和脂肪酯、不饱和脂肪酯、以及它们的混合物。9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述醇是C1-C8烷基醇。10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述原料包括黑麦、小麦、玉米、甘蔗、大麦、纤维素材料、木质纤维素材料、或它们的混合物。11.产生提取剂的方法，包括提供包含油的生物质；使所述油与一种或多种能够将所述油化学地转化成提取剂的物质接触，从而将所述油的至少一部分转化成所述提取剂，所述提取剂选自脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酯、甘油三酯、以及它们的混合物。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述一种或多种物质选自含水氢氧化铵、无水氨、醋酸铵、氨水、过氧化氢、甲苯、冰醋酸、脂肪酶和阳离子交换树脂。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述提取剂对于产物醇的分配系数大于在所述油被转化成提取剂之前所述油对于所述产物醇的分配系数。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述产物醇是C1-C8烷基醇。15.根据权利要求11所述的方法，还包括在使所述油与所述一种或多种物质接触之前，从所述生物质中分离所述油。16.根据权利要求11所述的方法，其中所述生物质包括玉米粒、玉米棒、作物残余物如玉米壳、玉米秸杆、草、小麦、黑麦、小麦秸杆、大麦、大麦秸杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱、甘蔗、大豆、从谷物的研磨中获得的组分、纤维素材料、木质纤维素材料、树、枝、 根、叶、木片、木屑、灌木和灌丛、蔬菜、水果、花、动物粪肥、或它们的混合物。17.产生产物醇的方法，包括(a)提供包含低聚糖和油的生物质；(b)使所述生物质与能够将低聚糖转化成单糖的糖化酶接触；(C)从(a)或(b)的生物质中分离所述油；(d)使所述分离的油与一种或多种反应剂或溶剂接触以形成提取剂；(e)使所述生物质与包含能够将所述单糖转化成产物醇的重组微生物的发酵液体培养基接触，从而产生产物醇；以及(f)使所述产物醇与所述提取剂接触，其中所述提取剂对于所述产物醇的分配系数大于所述生物质的油对于所述产物醇的分配系数。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述提取剂选自脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酯、甘油三酯、以及它们的混合物。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述提取剂包括式R(C= O)N(RO (R”)的一种或多种脂肪酰胺，其中R独立地选自任选地以一个或多个双键间隔的C3-C27烷基基团，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：DR安顿，J齐拉科维奇，BA迪纳，MC格雷迪，FJ维尔纳，
申请(专利权)人：布特马斯先进生物燃料有限责任公司，
类型：
国别省市：