DE3924423A1 - Fermentative herstellung von 1,3-propandiol - Google Patents
Fermentative herstellung von 1,3-propandiolInfo
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur technischen Umwandlung
von Glycerin in 1,3-Propandiol mit Hilfe von vorzugsweise anaerob
wachsenden Mikroorganismen.
Im Zuge der oleochemischen Umwandlung von Fettsäuretriglyceriden
in Fettsäurefolgeprodukte wie Fettsäuremethylester oder
Fettalkohole fällt aus der Triglyceridspaltung Glycerin an.
Aus der wissenschaftlichen Literatur ist bekannt, daß eine
Reihe von Mikroorganismen, und unter diesen insbesondere anaerob
lebende Mikroorganismen, in der Lage sind, auf Glycerin zu
wachsen und Glycerin dabei in andere Produkte umzuwandeln.
Einer der dabei beobachteten Metaboliten ist das 1,3-Propandiol.
1,3-Propandiol ist ein vielseitig verwendbares Diol, das prinzipiell
für die gleichen Zwecke wie Ethylenglykol, Propylenglykol,
oder Butandiol eingesetzt werden kann. Bisher wird 1,3-Propandiol
durch Addition von Wasser an Acrolein und anschließende
Hydrierung gewonnen. Das chemische Verfahren ist jedoch so aufwendig,
daß die dabei erhaltenen Verfahrensprodukte für viele
mögliche Einsatzzwecke aufgrund ihres hohen Preises nicht geeignet
sind.
Die Umwandlung von Glycerin in 1,3-Propandiol durch Mikroorganismen
ist in der wissenschaftlichen Literatur an einzelnen
Stellen erwähnt. So wird von H. Streekstra et al in Arch. Microbiol.
(1987), 147: 268-275, die Metabolisierung von Glycerin
durch Klebsiella aerogenes NCTC 418 in chemostatisierten
Kulturen beschrieben. Wenngleich an dieser Stelle die Einwirkung
eines speziellen Klebsiella aerogenes-Stammes auf Glycerin
in unterschiedlichen Medien behandelt wird, so finden sich doch
keine Hinweise, die es dem Fachmann erlauben, die speziellen
Stoffwechselleistungen solcher Organismen für ein technisches
Verfahren auszuwerten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein technisch durchführbares
Verfahren bereitzustellen, das die Umwandlung von Glycerin in
1,3-Propandiol erlaubt. Dieses Verfahren soll insbesondere von
technisch anfallenden Glycerinwässern aus der technischen Verarbeitung
von Triglyceriden ausgehen.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Verfahren
zu schaffen, daß von Stämmen ausgeht, deren Fermentation
technisch gut zu beherrschen ist und die in der Lage sind, unter
Standardfermentationsbedingungen Glycerin in Propandiol mit
einer Raumzeitausbeute von mehr als 0,5 g · h⁻¹ · l⁻¹ umzusetzen,
so beispielsweise von Clostridium butyricum SH 1 (DSM 5431)
bzw. AK 1 (DSM 5430), aber auch von Klebsiella pneumoniae-
Stämmen, wie K. pneumoniae DSM 2026, aber auch K. oxytoca
NRCC 3006.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Umwandlung
von Glycerin in 1,3-Propandiol durch Mikroorganismen, dadurch
gekennzeichnet, daß man einen Mikroorganismenstamm, ausgewählt
aus den Gruppen Clostridium, Enterobakterium, Lactobacillus,
Bacillus, Citrobacter, Aerobacter, Klebsiella, der auf einer
5gew.-%igen Glycerinlösung als einziger Kohlenstoffquelle unter
Standardfermentationsbedingungen Glycerin in 1,3-Propandiol
mit einer Raumzeitausbeute von mehr als 0,5 g · h⁻¹ · l⁻¹ umsetzt,
und diesen auf Glycerin als einziger Kohlenstoffquelle
unter anaeroben Bedingungen zur technischen Umwandlung von
Glycerinlösungen mit einer Konzentration von 5 bis 20 Gew.-%
Glycerin unter Konstanthaltung des pH-Werts einsetzt und nach
weitgehendem Verbrauch des Glycerins die entstandene Biomasse
abtrennt und das Produktgemisch destillativ aufarbeitet.
In einer breiten Ausführungsform geht die Erfindung von dem
Grundgedanken aus, daß bei zahlreichen anaerob lebenden Mikroorganismen,
wie auch bei einigen aerob lebenden Mikroorganismen,
eine Enzymausstattung vorhanden ist, die es erlaubt, Glycerin
in 1,3-Propandiol umzuwandeln. Erfindungsgemäß findet
daher als erster Schritt eine Selektion von in Frage kommenden
Stämmen nach deren Leistungsfähigkeit statt. Dazu werden Stämme
aus den Gruppen Clostridium, Enterobakterium, Lactobacillus,
Bacillus, Citrobacter, Aerobacter und/oder Klebsiella ausgewählt
und auf einer 5%igen Glycerinlösung als einziger Kohlenstoffquelle
unter Standardfermentationsbedingungen wachsen
gelassen, wobei man die Raumzeitausbeute bestimmt und solche
Stämme auswählt, die eine Raumzeitausbeute über dem genannten
Grenzwert erzielen. Unter Standardfermentationsbedingungen ist
hier zu verstehen, daß die Mikroorganismen nach Anzucht in
einem üblichen Medium, wie dies beispielsweise von den Stammsammlungen
vorgeschlagen wird, in ein Salzmedium geführt werden,
das auch eine N-Quelle, etwa Hefeextrakt enthält, jedoch
als einzige Kohlenstoff- und Energiequelle Glycerin aufweist.
Ein geeignetes Standardmedium besonders für Klebsiella findet
sich in Beispiel 2 (Fermentermedium). Es kann nach Literaturangaben
auf andere Stämme angepaßt werden.
Erfindungsgemäß ist unter technischen Fermentationsbedingungen
der pH-Wert konstant zu halten oder zu regeln. Geeignet sind
pH-Werte im Bereich von 6 bis 9, insbesondere im Bereich von
6,5 bis 8.
Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, daß besonders geeignete
Stämme aus einer der folgenden Mikroorganismengruppe ausgewählt
werden können: Clostridium perfringens, Clostridium
pasteurianum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium
butylicum, Clostridium butyricum, Clostridium beÿerinckii,
Clostridium kantontoi, Lactobacillus brevis, Lactobacillus
buchneri, Citrobacter freundii, Aerobacter aerogenes, Klebsiella
pneumoniae, Citrobacter intermedium, Klebsiella
aerogenes oder Klebsiella oxytoca. Unter diesen bevorzugt
sind Klebsiella pneumoniae DSM 2026, Klebsiella oxytoca
NRCC 3006 sowie auch Citrobacter freundii (DSM 30040 oder
30039) und deren Mutanten und Varianten. Weitere geeignete
Stämme sind Klebsiella planticola, insbesondere Klebsiella
planticola IAM 1133 sowie deren Mutanten und Varianten. Für den
Fachmann ist klar, daß die Enzymausstattung der Stämme das
entscheidende Kriterium darstellt. Demnach fallen auch alle
solche Stämme unter die Erfindung, die die für die Umsetzung
von Glycerin zu 1,3-Propandiol wichtige Enzymausstattung durch
gentechnologische Arbeitsmethoden übertragen enthalten.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders
bevorzugte Stämme sind die Stämme Clostridium butyricum SH 1
(DSM 5431) und AK 1 (DSM 5430). Diese Stämme wurden aus Erd-
und Schlammproben in glycerinhaltigen Medien auf Propandiol-
Bildung angereichert, nachdem die Proben pasteurisiert wurden.
Die Stämme zeigen die folgenden Eigenschaften: Wachstum in PY-
Medium ohne Kohlenhydrat, Wachstum in Glucosemineralsalzbiotin-
Medium, fehlende Gelatine-Hydrolyse, das Zuckerverwertungsspektrum
entspricht Clostridium acetobutyricum im Hinblick auf die
Verwertung der Zucker Melecitose und Ribose. Die genannten
Stämme sind den Klebsiella-Stämmen gegenüber zu bevorzugen, das
sie in Risikoklasse 1 (verglichen mit 2) einzustufen sind. Sie
zeigen im erfindungsgemäßen Verfahren besonders hohen Glycerinumsatz.
Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß mit unüblich hohen,
von der mikrobiologischen Praxis abweichenden Glycerinkonzentrationen
bis 20 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-%,
insbesondere 10 bis 15 Gew.-% gearbeitet werden kann. Dies ist
umso erstaunlicher, da bei derartig hohen Konzentrationen mit
Katabolit-Repression zu rechnen gewesen wäre.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nicht nur mit Lösungen von
reinem Glycerin durchgeführt werden, sondern allgemein auch mit
Glycerinwasser aus der technischen Verarbeitung von
Triglyceriden, so beispielsweise aus der Dampfspaltung von
Fettsäuretriglyceriden oder aus der Umesterung von
Fettsäuretriglyceriden. Derartige Glycerinwässer enthalten als
Hauptbestandteil Wasser und Glycerin, weisen jedoch in untergeordnetem
Umfang noch Verunreinigungen auf, die aus den Rohstoffen
herrühren oder verfahrensbedingt sind.
Im Rahmen der Erfindung hat sich gezeigt, daß Rohglycerinwässer
und unter diesen solche aus der Fettspaltung von Talg und anderen
Laurinsäure-armen Triglyceriden besonders bevorzugte Ausgangsrohstoffe
sind.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die
erfindungsgemäß ausgewählten Mikroorganismenstämme vorzugsweise
zunächst in einem Vorkulturmedium angezogen. Geeignete Vorkulturmedien
sind Salzmedien, die darüber hinaus Glycerin und/oder
andere Kohlenstoffquellen wie z. B. Glucose, wie auch Stickstoffquellen,
wie beispielsweise Hefeextrakt enthalten.
Vorzugsweise wird die Vorkultur soweit geführt, daß genügend
Biomasse zur Beschickung des Fermenters gebildet ist. Die Beschickung
des Fermenters erfolgt meist dann, wenn die Kohlenstoffquelle
der Vorkultur völlig oder so gut wie völlig aufgebraucht
ist.
Die Fermentermedien unterscheiden sich von den Vorkulturmedien
darin, daß sie vergleichsweise geringere Mengen an Phosphat,
aber auch an Kalium enthalten.
Generell können sowohl die Vorkultur als auch die Fermentermedien
die Kationen, Natrium, Kalium, Ammonium, Magnesium und
Calcium und die Anionen Phosphat, Sulfat, Chlorid enthalten.
Darüber hinaus enthalten die Fermentermedien vorzugsweise noch
Spurenelemente, insbesondere Zink, Eisen, Mangan, Kupfer, Kobalt,
Bor und/oder Molybdän.
Den genauen Aufbau der Fermentationsmedien kann der Fachmann
der einschlägigen Fachliteratur oder auch den Ratschlägen der
Stammsammlungen entnehmen. Hinweise finden sich beispielsweise
bei C. G. T. Evans, D. Herbert W. Tempest, 1970 "The Continuous
Cultivation of Micro-organisms. 2. Construction of a
Chemostat", Methods in Microbiology, 2, Academic Press, S. 277-
327 und bei H. Streekstra, M. J. Teixeira de Mattos, O. M.
Neÿssel W. Tempest, 1987, "Overflow Metabolism during Anaerobic
Growth of Klebsiella aerogenes NCTC 418 on Glycerol an
Dihydroxyacetone in Chemostat Culture", Archives of
Microbiology, 147, S. 268-275.
Beim Einsatz anaerob wachsender Stämme wird die Fermentation in
Abwesenheit von Sauerstoff, vorzugsweise unter Stickstoffatmosphäre
durchgeführt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
wird unter der Atmosphäre der gasförmigen Fermentationsnebenprodukten
gearbeitet.
Zur technischen Durchführung des Verfahrens kann man in Vorkulturbehältern
ein geeignetes Inokulum einsetzen, das dann mit
der Nährlösung vereinigt wird. Die Impfgutmenge (Inokulum) beträgt
bezogen auf Gesamtansatz bevorzugt 5 bis 20 Vol.-%, insbesondere
8 bis 15 Vol-%. Die so entstandene Aufschlämmung von
Mikroorganismen in der Lösung wird dann in einem Fermentationskessel
oder in einer Fermentationskesselkaskade mit Glycerin
beaufschlagt. In diesem Fermenter oder in einem weiteren Fermenter
der Kaskade können dann weitere Hilfsmittel zugesetzt
werden. So können beispielsweise Entschäumer oder auch Filtrationshilfsmittel
beigegeben werden. Zur Ernte wird die Kulturbrühe
dann entweder kontinuierlich über eine Membranfilterpresse
von der Biomasse getrennt oder es wird das Wertprodukt durch
einen Filtrationsprozeß, z. B. durch Mikrofiltration kontinuierlich
abgetrennt. Nach Auswaschen der gebildeten Biomasse und
Vereinigung des Waschwassers mit dem Filtrat kann man in einem
weiteren Schritt kontinuierlich oder diskontinuierlich Wasser
und Niedrigsieder in einem Verdampfer zumindest teilweise abziehen.
Die den Verdampfer verlassenden höher siedenden Anteile,
d. h., Gemische der Nährsalze mit den Fermentationsprodukten,
können dann beispielsweise auf einen Dünnschichtverdampfer gegeben
werden. Das dann erhaltene Kondensat kann durch Rektifikation
oder Kurzwegdestillation getrennt werden, woraufhin man
1,3-Propandiol und gewünschtenfalls Nebenprodukte wie 2,3-Butandiol
erhält.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, Glycerin weitgehend
der Stöchiometrie entsprechend in 1,3-Propandiol umzusetzen.
Die Ausbeute an 1,3-Propandiol beträgt vielfach in etwa 2 mol
1,3-Propandiol aus 3 mol Glycerin. Unter weitgehend wird hier
ein Glycerinverbrauch von zumindest 80, vorzugsweise 95 und
insbesondere mehr als 99% verstanden.
Neben 1,3-Propandiol können noch weitere wichtige Wertprodukte
entstehen, so z. B. 2,3-Butandiol, Ethanol oder Acetoin, 2,3-
Butandiol, Ethanol oder Essigsäure und/oder Milchsäure.
Es hat sich gezeigt, daß die Fermentation bevorzugt in einem
Fermenter durchgeführt wird, der mit einem laminar wirkenden
Rührwerk mit geringem Schergefälle ausgestattet ist. Derartige
Rührwerke sind dem hier betroffenen Fachmann bekannt. Durch die
laminare Strömung werden große Schergefälle vermieden, die sich
hier negativ auswirken könnten.
Weiterhin ist es bevorzugt, den Leistungseintrag kleinzuhalten.
Der Fachmann wird den Leistungseintrag so einstellen, daß bei
einer Fermentationstemperatur im Bereich von 27 bis 40°C, bevorzugt
33 bis 38°C, die eingetragene Leistung zur Aufrechterhaltung
der Fermentationstemperatur ausreicht und diese nicht
erhöht. So soll diese Leistung bevorzugt kleiner als 1 KWh/m³ betragen,
vorzugsweise zwischen 0,75 und 0,2 KWh/m³.
Organismus: Klebsiella pneumoniae DSM 2026.
| Medium | |
| K₂HPO₄|3,383 g/l | |
| KH₂PO₄ | 1,293 g/l |
| NH₄Cl | 5,35 g/l |
| Na₂SO₄ · 10 H₂O | 0,64 g/l |
| Citronensäure · H₂O | 0,42 g/l |
| MgCl₂ | 0,12 g/l |
| CaCl₂ | 0,0022 g/l |
| Hefeextrakt | 1,00 g/l |
| Glucose | 3,00 g/l |
Das Medium wurde vor dem Autoklavieren auf pH 7,2 eingestellt.
Der Organismus wurde auf dem Salzmedium über Nacht angezogen. Die
Inkubation erfolgte bei 37°C unter anaeroben Bedingungen (N₂-Gasphase)
in 100 ml-Kulturflaschen. Nach der Inkubation wurde jeweils
1 ml Kulturbrühe als Inokulum für die Wachstumsversuche eingesetzt.
Es wurden jeweils 2 Parallelversuche bei Einsatz von 3
verschiedenen Glycerinquellen durchgeführt. Als Medium diente o. g.
Salzmedium, statt Glucose hier jeweils 20 g/l Glycerin, Glycerin
aus der Fettspaltung von Rindertalg mit Heißdampf bzw. Glycerin
aus der Fettspaltung von Kokosöl mit Heißdampf.
Organismus: Klebsiella pneumoniae DSM 2026
| Medium | |
| Vorkulturmedium | |
| K₂HPO₄|3,383 g/l | |
| KH₂PO₄ | 1,293 g/l |
| NH₄Cl | 5,35 g/l |
| Na₂SO₄ · 10 H₂O | 0,64 g/l |
| Citronensäure · H₂O | 0,42 g/l |
| MgCl₂ | 0,12 g/l |
| CaCl₂ | 0,0022 g/l |
| Glycerin | 20,00 g/l |
| Hefeextrakt | 1,00 g/l |
| Glucose | 3,00 g/l |
Das Medium wurde vor dem Autoklavieren auf pH 7,2 eingestellt.
| Fermentermedium | |
| NaH₂PO₄ · 2 H₂O|1,56 g/l | |
| NH₄Cl | 5,35 g/l |
| KCl | 0,75 g/l |
| Na₂SO₄ · 10 H₂O | 0,64 g/l |
| Citronensäure · H₂O | 0,42 g/l |
| MgCl₂ | 0,12 g/l |
| CaCl₂ | 0,0022 g/l |
| Glycerin | wie in Tabelle angegeben |
| Hefeextrakt | 1,00 g/l |
Beide Medien enthielten folgende Spurenelementkonzentrationen:
| ZnCl₂|3,42 g/l | |
| FeCl₃ · 6 H₂O | 27,00 mg/l |
| MnCl₂ · 4 H₂O | 10,00 mg/l |
| CuCl₂ · 2 H₂O | 0,85 mg/l |
| CoCl₂ · 6 H₂O | 2,38 mg/l |
| H₃BO₃ | 0,31 mg/l |
| Na₂MoO₄ | 0,02 mg/l |
Während der Fermentationen erfolgten Zugaben eines handelsüblichen
Antischaummittels.
Die Bereitstellung des Inokulums (5%) erfolgte durch ca. 24stündige
Kultivierung bei 37°C unter anaeroben Bedingungen
(N₂-Gasphase) in Kulturflaschen.
Die Durchführung der Fermentationen erfolgte in einem 4,5-l-Fermenter
der Firma SGI (Setric Genie Industriel) mit Temp.-, pH- und
U/min-Meß- und Regelsystem der Firma SGI. Die Fermentationen erfolgten
bei 37°C, pH 7 (Regelung durch Zugabe von 2,5 n NaOH) unter
anaeroben Bedingungen (N₂-Begasung) auf einem einfachen Salzmedium
(0,1% Hefeextrakt) mit 50, 100, 150 und 200 g/l Glycerin
(p. A.).
Die nachfolgende Tabelle faßt die Ergebnisse der Fermentationen
zusammen.
In den Fermentationen mit 50 und 100 g/l Glycerin wurde das Substrat
zu 99% umgesetzt. Bei den Versuchen mit 150 g/l wurden ca.
90% des Glycerins umgesetzt.
Die höchste 1,3-Propandiolkonzentration konnte bei 150 g/l erreicht
werden: 759 mM bzw. 58 g/l, die höchste RZA (Raum-Zeit-
Ausbeute) konnte bei einer Glycerinkonzentration von
100 g/l erreicht werden: 2,3 g · h⁻¹ · l⁻¹.
Ähnliche Batch-Fermentationen wurden mit Stämmen von Citrobacter
freundii im 1-l-Maßstab unternommen. Der als besonders erfolgreich
erscheinende Stamm Citrobacter freundii DSM 30039 zeigte in Fermentationen
mit 50 g/l Glycerin ein günstiges Produktschema.
Es wurden weitere Fermentationen unter gleichen Bedingungen, wie
in Beispiel 2 angegeben, durchgeführt. Die Fermentation erfolgte
bei 37°C, 200 min⁻¹ und pH 7 (Regelung durch Zugabe von 5 N Natronlauge)
bei einem Arbeitsvolumen von 3 l. Während der Versuche
wurden die Reaktoren mit Stickstoff begast, um anaerobe Verhältnisse
zu gewährleisten (0,3 NL/min).
Dabei wurde bei 2 verschiedenen Fermentationen mit Rohglycerin aus
Rindertalg gearbeitet, bei denen die Glycerinkonzentration variiert
wurde (90 bzw. 140 g/l). In beiden Versuchsansätzen wurde das
dargebotene Glycerin zu mehr als 99% verstoffwechselt. Die erhaltenen
Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
Die Versuche wurden mit den Stämmen Clostridium butyricum SH 1 und
AK 1 als Batch-Kulturen mit etwa 700 ml Kulturvolumen in einem
1-l-Fermenter (BCC) wiederholt. Das Medium hatte die folgende Zusammensetzung
(Angaben pro Liter): K₂HPO₄ 1 g, KH₂PO₄ 0,5 g,
(NH₄)₂SO₄ 5 g/100 g Glycerin, MgSO₄ · 7 H₂O 0,2 g, CaCl₂ · 2 H₂O 20 mg,
FeSO₄ · 7 H₂O 5 mg, Hefeextrakt 1 g, Spurenelementlösung, Glycerin
wie angegeben. Der pH-Wert wurde in allen Fällen bei pH 7 konstant
gehalten, die Temperatur betrug32°C. In analoger Weise wurden
auch FED-Batch-Kulturen mit Glycerinnachfütterung durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4, 5, 6 und 7 dargestellt.
Claims (18)
1. Verfahren zur Umwandlung von Glycerin in 1,3-Propandiol durch
Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Mikroorganismenstamm,
ausgewählt aus den Gruppen Clostridium,
Enterobakterium, Lactobacillus, Bacillus, Citrobacter,
Aerobacter, Klebsiella, der auf einer 5gew.-%igen
Glycerinlösung als einziger Kohlenstoffquelle unter Standardfermentationsbedingungen
Glycerin in 1,3-Propandiol mit einer
Raumzeitausbeute von mehr als 0,5 g · h⁻¹ · l⁻¹ umsetzt, und
diesen auf Glycerin als einziger Kohlenstoffquelle unter anaeroben
Bedingungen zur technischen Umwandlung von Glycerinlösungen
mit einer Konzentration von 5 bis 20 Gew.-% Glycerin
unter Konstanthaltung des pH-Werts einsetzt und nach weitgehendem
Verbrauch des Glycerins die entstandene Biomasse abtrennt
und das Produktgemisch destillativ aufarbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als
Glycerinlösungen technisches Glycerin, insbesondere technische
Glycerinlösungen aus der technischen Verarbeitung von Triglyceriden
einsetzt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Glycerinlösungen Glycerinlösungen aus
der Verseifung und/oder Umesterung von Fetten ohne eine Nachbehandlung
der Glycerin-Wasserphase einsetzt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Glycerinlösungen Glycerinlösungen
aus der Verseifung von Fetten mit geringem Laurinsäureanteil
einsetzt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit Glycerinkonzentrationen im Bereich
von 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-% arbeitet.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man den pH-Wert in einem Bereich von 6 bis
9, insbesondere 6,5 bis 8 konstant hält.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man einen Stamm aus einer der folgenden Organismengruppen
auswählt: Clostridium perfringens, Clostridium
pasteurianum, Clostridium acetobutylicum, Clostridium butylicum,
Clostridium butyricum, Clostridium beÿerinckii,
Clostridium kantontoi, Lactobacillus brevis, Lactobacillus
buchneri, Citrobacter freundii, Aerobacter aerogenes, Klebsiella
pneumoniae, Citrobacter intermedium, Klebsiella
aerogenes oder Klebsiella oxytoca.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit Clostridium butyricum SH 1 (DSM
5431) und/oder Clostridium butyricum AK 1 (DSM 5430) und/oder
deren zu 1,3-Propandiol-Bildung befähigten Mutanten oder
Varianten arbeitet.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit Klebsiella pneumoniae DSM 2026
und/oder dessen zur 1,3-Propandiol-Bildung befähigten Mutanten
oder Varianten arbeitet.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit Klebsiella oxytoca NRCC 3006
und/oder dessen zur Bildung von 1,3-Propandiol befähigten Mutanten
und/oder Varianten arbeitet.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man in Gegenwart eines Salzfermentationsmediums
arbeitet, das als N-Quelle Hefeextrakt enthält.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man in Gegenwart der folgenden Spurenelemente
fermentiert: Zink, Eisen, Mangan, Kupfer, Kobalt, Bor
und Molybdän.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Fermentationstemperatur von 27 bis 40°C
über den Eintrag an Rührenergie aufrechterhält.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man die entstandene Biomasse mit Hilfe einer
Membran-Filterpresse absatzweise oder mit Hilfe der Mikrofiltration
kontinuierlich abtrennt.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man die das Wertprodukt enthaltende Flüssigphase
nach dem Abtrennen der Biomasse in einem Verdampfer
von einem Teil des Wassers und von Niedrigsiedern befreit und
hernach in einem Dünnschichtverdampfer von nicht-flüchtigen
Komponenten abtrennt, woraufhin man das Kondensat destillativ
in 1,3-Propandiol und andere schwerflüchtige Komponenten
trennt.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Fermentation in einem Fermenter mit
geringem Energieeintrag, vorzugsweise mit einem Energieeintrag
kleiner 1,0 KWh/m³ · h, insbesondere zwischen 0,75 und 0,2 KWh/m³ · h,
durchführt.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Fermentation in einem Fermenter durchführt,
der mit einem im laminaren Bereich arbeitenden Rührwerk
ausgerüstet ist.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Fermentation die Impfgutmenge
(Inokulum) 5 bis 20 Vol.-%, vorzugsweise 8 bis 10 Vol.-% des
Fermentationsansatzes beträgt.
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| DE19893924423 DE3924423A1 (de) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | Fermentative herstellung von 1,3-propandiol |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007048277A1 (de) | 2007-10-08 | 2009-04-09 | Agraferm Technologies Ag | Verfahren und Vorrichtung zur mikrobiellen Herstellung eines bestimmten Produktes und Methan |
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-
1989
- 1989-07-24 DE DE19893924423 patent/DE3924423A1/de not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1892300A4 (de) * | 2005-06-03 | 2010-12-15 | Univ Tsinghua | Verfahren zur herstellung von 1,3-propandiol durch verwendung von glycerin als nebenprodukt des biologischen dieselöls |
| AU2006254616B2 (en) * | 2005-06-03 | 2011-08-11 | Tsinghua University | Method for preparing 1,3-propanediol by using glycerine as the by-product of the biological diesel oil |
| NO338330B1 (no) * | 2005-06-03 | 2016-08-08 | Univ Tsinghua | Fremgangsmåte til fremstilling av av 1,3-propandiol fra glycerol, et biprodukt fra fremstilling av biodiesel |
| DE102007048277A1 (de) | 2007-10-08 | 2009-04-09 | Agraferm Technologies Ag | Verfahren und Vorrichtung zur mikrobiellen Herstellung eines bestimmten Produktes und Methan |
| WO2009047275A3 (de) * | 2007-10-08 | 2009-08-06 | Agraferm Technologies Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur mikrobiellen herstellung eines bestimmten produktes und methan |
| US8426162B2 (en) | 2007-10-08 | 2013-04-23 | Agraferm Technologies Ag | Process and apparatus for the microbial production of a specific product and methane |
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