CN102140480B - 一种发酵生产1,3-丙二醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发酵生产1，3-丙二醇的方法；该方法为：将培养好的菌种在无菌环境中接入由甘油、葡萄糖和微量元素组成的发酵培养基中；其中甘油浓度为15～80g/L，PH值为6～7.5，发酵温度为33～39℃，发酵采用气升式发酵罐；发酵采用压缩空气或含高浓度CO2或含回用处理过的发酵尾气的压缩空气；发酵采用流加式发酵，发酵时间在40～60h左右。本发明在发酵过程中减少了搅拌过程，降低了能耗，同时减少了发酵染菌的机会。与搅拌发酵相比，本发明吨产品能耗下降，生产成本降低，并适合规模化生产。

Description

一种发酵生产1,3-丙二醇的方法
技术领域
本发明属于生物工程技术领域，特别涉及一种用微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法。
背景技术
1，3-丙二醇是一种重要的化工原料，与乙二醇、1，2-丙二醇和1，4-丁二醇有着同样的用途。但它与对苯二甲酸合成的新型聚酯材料聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)具有许多聚酯材料所不具备的优良特性，如尼龙样的弹性恢复、抗紫外、臭氧及氮氧化物的着色性、低静电、低水吸附、全色范围内无需添加任何特殊化学品而呈现出的良好的连续印染性及可生物降解性等。这些都表现出了1，3-丙二醇美好的应用前景，但其昂贵的价格却阻碍了其应用。
目前国内从事1，3-丙二醇的开发生产研究的高校或企业一般采用的是搅拌式发酵法，即该法所用菌种多为微耗氧发酵或厌氧发酵，搅拌式发酵不仅放大困难，同时也存在灭菌死角，不利于1，3-丙二醇的发酵。这种方法生产的成功率较高，随之带来的却是高能耗和大生产中易污染和感染杂菌。工艺过程生产成本高，且不适宜大生产的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发酵生产1，3-丙二醇的方法；本发明采用气升式发酵罐，通过合理的空气分布器和处理后的压缩空气为搅拌动力，实现规模化生产，减少能耗，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明采取的生产方法为：
将培养好的菌种在无菌环境中接入由甘油、葡萄糖和微量元素组成的发酵培养基中，其中甘油浓度为15～80g/L，PH值为6～7.5；发酵温度为33～39℃；发酵采用气升式发酵罐；发酵采用压缩空气或含高浓度CO2或含回用处理过的发酵尾气的压缩空气；发酵采用流加式发酵，发酵时间在40～60h左右。
本发明所述的经过培养的菌种包括：克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiellapneumoniae)；克雷伯氏产酸杆菌(Klebsiella oxytoca)；丁酸梭菌(Clostridiumbtyricu)等。
本发明所述气升式发酵罐的高径比为1∶1.5～5.5，其内的升气筒为2～5段，气升筒总高为气升式发酵罐体的2/3～4/5；其内的空气分布器为多孔环形管、多孔矩形管或单口。
所述升气筒还包括多个并列的升气筒，升气筒的个数为1～5个。
本发明所述的压缩空气为净化后的压缩空气或含有高浓度二氧化碳的压缩空气或经洗气塔或吸附塔处理后的循环空气；通风比为0.05～0.8vvm；所述的压缩空气还包含加入了发酵尾气的二氧化碳气体、补充了部分新鲜空气的循环发酵尾气，补充量为0～90％。
本发明在发酵过程中减少了搅拌过程，降低了能耗，同时减少了发酵染菌的机会。与搅拌发酵相比，本发明吨产品能耗下降，生产成本降低，并适合规模化生产。
具体实施方式
下面用实施例对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施中所做的任何变动都将落在权利要求书的范围内。
将培养好的菌种在无菌环境中接入由甘油、葡萄糖和微量元素组成的发酵培养基中，其中甘油浓度为15～80g/L，PH值为6～7.5；发酵温度为33～39℃；发酵采用气升式发酵罐；发酵采用压缩空气或含高浓度CO2或含回用处理过的发酵尾气的压缩空气；发酵采用流加式发酵，发酵时间在40～60h左右。
本发明所述的经过培养的菌种包括：克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiellapneumoniae)；克雷伯氏产酸杆菌(Klebsiella oxytoca)；丁酸梭菌(Clostridiumbtyricu)等。
本发明所述气升式发酵罐的高径比为1∶1.5～5.5，其内的升气筒为2～5段，气升筒总高为气升式发酵罐体的2/3～4/5；其内的空气分布器为多孔环形管、多孔矩形管或单口。
所述升气筒还包括多个并列的升气筒，升气筒的个数为1～5个。
本发明所述的压缩空气为净化后的压缩空气或含有高浓度二氧化碳的压缩空气或经洗气塔或吸附塔处理后的循环空气；通风比为0.05～0.8vvm；所述的压缩空气还包含加入了发酵尾气的二氧化碳气体、补充了部分新鲜空气的循环发酵尾气，补充量为0～90％。
实施例1
将培养好的菌种液(克雷伯氏肺炎杆菌)在无菌环境中接入由甘油、葡萄糖和微量元素组成的发酵培养基中；采用15L气升式发酵罐，通入风为完全新鲜压缩空气，通风比为0.8vvm。在接种前调整PH为6.85，温度为37℃，初始甘油浓度为25g/L，发酵罐的高径比为1∶3，单个升气筒，分为2段，空气分布器为单口；在发酵过程中通过流加方式控制甘油浓度在15～30g/L。
发酵结果：发酵46小时，终了1，3-丙二醇浓度为73.26g/L，质量转化率达到45.7％，达到搅拌式相同的产率。证明此方法可以进行放大发酵生产。
实施例2
将培养好的菌种液(克雷伯氏肺炎杆菌)在无菌环境中接入由甘油、葡萄糖和微量元素组成的发酵培养基中；采用15L气升式发酵罐，通入风为发酵循环压缩空气，经过洗气塔处理，补新鲜空气量为50％，通风比为0.12vvm；在接种前调整PH为6.86，温度为37℃，初始甘油浓度为25g/L，发酵罐的高径比为1∶3，内部升气筒为3段，空气分布器为环形分布器。在发酵过程中通过流加方式控制甘油浓度在15～30g/L。
发酵结果：发酵52小时，终了1，3-丙二醇浓度为69.12g/L，质量转化率达到44.5％，达到搅拌式相同的产率。证明此方法可以进行放大发酵生产。

Claims (5)

1.一种发酵生产1，3-丙二醇的方法，其特征在于所述的方法为：将培养好的克雷伯氏肺炎杆菌在无菌环境中接入由甘油、葡萄糖和微量元素组成的发酵培养基中；其中甘油浓度为15～80g/L，pH值为6～7.5，发酵温度为33～39℃，发酵采用气升式发酵罐；发酵用气采用压缩空气；在发酵过程中通过流加方式控制甘油浓度为15～30g/L，发酵时间在40～60h。
2.根据权利要求1所述的一种发酵生产1，3-丙二醇的方法，其特征在于所述压缩空气是含高浓度CO2压缩空气或含回用处理过的发酵尾气的压缩空气。
3.根据权利要求2所述的一种发酵生产1，3-丙二醇的方法，其特征在于所述气升式发酵罐的高径比为1∶1.5～5.5，其内的升气筒为2～5段，气升筒总高为气升式发酵罐体的2/3～4/5；其内的空气分布器为多孔环形管、多孔矩形管或单口。
4.根据权利要求1或2所述的一种发酵生产1，3-丙二醇的方法，其特征在于上述压缩空气的通风比为0.05～0.8vvm。
5.如权利要求3所述的一种发酵法生产1，3-丙二醇的发酵方法，其特征在于所述升气筒还包括多个并列的升气筒，升气筒的个数为1～5个。
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