RU2404248C2 - Способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина - Google Patents

Способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина Download PDF

Info

Publication number
RU2404248C2
RU2404248C2 RU2007143867/10A RU2007143867A RU2404248C2 RU 2404248 C2 RU2404248 C2 RU 2404248C2 RU 2007143867/10 A RU2007143867/10 A RU 2007143867/10A RU 2007143867 A RU2007143867 A RU 2007143867A RU 2404248 C2 RU2404248 C2 RU 2404248C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
propanediol
production
glycerol
biodiesel
product
Prior art date
Application number
RU2007143867/10A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007143867A (ru
Inventor
Дехуа ЛИУ (CN)
Дехуа ЛИУ
Хоньджуан ЛИУ (CN)
Хоньджуан ЛИУ
Ян САН (CN)
Ян САН
Рихуи ЛИН (CN)
Рихуи ЛИН
Джиан ХАО (CN)
Джиан ХАО
Original Assignee
Циньхуа Юниверсити
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Циньхуа Юниверсити filed Critical Циньхуа Юниверсити
Publication of RU2007143867A publication Critical patent/RU2007143867A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2404248C2 publication Critical patent/RU2404248C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/32—Processes using, or culture media containing, lower alkanols, i.e. C1 to C6
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области биотехнологии. Способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива предусматривает инокуляцию штамма бактерий, продуцирующего 1,3-пропандиол, в среду посевной культуры. Добавляют посевную культуру в ферментативную среду, содержащую сырой глицерин, и проводят периодическую ферментацию в анаэробных или аэробных условиях при температуре от 30°С до 37°С. Сырой глицерин или смесь сырого глицерина и глюкозы дополнительно подают в ферментативную среду, при условии, что концентрация глицерина в ферментативной среде поддерживается в диапазоне от 10 до 40 г/л и отношение концентрации глицерина к глюкозе в смеси составляет 8~10:1. Выделяют и очищают 1,3-пропандиол. Молярный выход 1,3-пропандиола составляет 0,45-0,6. Способ позволяет повысить эффективность использования побочного продукта производства биодизельного топлива - сырого глицерина. 9 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к биохимической отрасли. В частности, к способу производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива.
Уровень техники
Биодизельное топливо, один из возобновляемых источников энергии, может быть получено из растительных масел, животных жиров или отходов масел, таких как масла для жарки, как показано на Фиг.1.
Биодизельное топливо широко используется во многих странах и регионах, таких как США, Европа и Япония в качестве экологически чистой возобновляемой энергии. До настоящего времени промышленного производства биодизельного топлива в Китае не было. Способами производства биодизельного топлива главным образом являются:
(1) химический способ, который главным образом используется в промышленности в настоящее время, согласно которому группа глицерина в растительных маслах или животных жирах замещается низшими спиртами, такими как метанол или этанол для получения соответствующих метиловых эфиров жирных кислот или этиловых эфиров жирных кислот путем трансэстерификации в присутствии кислотных или щелочных катализаторов (Ма Ф., Ханна, М.А. Производство биодизельного топлива: обзор. Bioresource Technology, 1999, 70:1-15);
(2) биологический способ, согласно которому биологические ферменты или клетки используются для катализа реакции трансэстерификации с получением соответствующих метиловых эфиров жирных кислот или этиловых эфиров жирных кислот (Ма Ф., Ханна М.А. Производство биодизельного топлива: обзор. Bioresource Technology, 1999, 70:1-15).
(3) сверхкритический способ, согласно которому реакцию трансэстерификации проводят в системе сверхкритического растворителя без катализаторов (Сака С., Кусдиана Д. Биодизельное топливо из рапсового масла, полученное в сверхкритическом метаноле. Fuel, 2001, 80 (2): 225-231; Кусдиана Д., Сака С. Кинетика трансэстерификации для получения биодизельного топлива из рапсового масла путем обработки в сверхкритическом метаноле. Fuel, 2001, 80 (5): 693-698; Мяо Сяо-лин, By Кин-ю, Использование биомассы микроводорослей в качестве возобновляемого источника энергии. Renewable Energy, 2003, N.3: 13-16).
При производстве биодизельного топлива вышеуказанными способами получают глицерин как побочный продукт. При возрастании объемов производства биодизельного топлива соответственно увеличивается и производство глицерина. При больших объемах производства биодизельного топлива эффективное использование глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива, становится общей проблемой.
В качестве органического растворителя, 1,3-пропандиол является важным химическим сырьем в таких отраслях, как производство печатных красок, красителей, смазочных материалов и противообледенительных реагентов. 1,3-пропандиол главным образом используется в форме мономера при синтезе полиэфиров и полиуретанов, особенно при синтезе поли(триметилентерефталата) (ПТТ) путем полимеризации терефталевой кислоты и 1,3-пропандиола, обладая преимущественными характеристиками по сравнению с известными полимерами, получаемыми путем полимеризации мономера 1,2-пропандиола, бутандиола или этандиола. Десятки миллионов тонн поли(этилентерефталата)(ПЭТ) расходуются в мире ежегодно. ПТТ имеет сравнимую химическую стабильность и биологическую разлагаемость с ПЭТ, но более предпочтителен с точки зрения стойкости к загрязнению, вязкости и упругому сопротивлению, а также стойкости к ультрафиолету. Кроме того, волокна ПТТ обладают преимуществами, выраженными в стойкости к износу, низкой поглощаемости водой и слабой статике, и способны конкурировать с нейлоном в производстве ковров. Он также может использоваться в нетканых материалах, технических пластиках, одежде, интерьере домов, обивке и тканях. ПТТ был признан одним из Шести Новых Продуктов Нефтехимии в 1998 году в США и считается альтернативой ПЭТ.
Отличные эксплуатационные характеристики и коммерческий потенциал ПТТ был признан уже 50 лет назад. В промышленном масштабе производить ПТТ очень трудно из-за трудности и высокой стоимости производства 1,3-пропандиола. В настоящее время только DuPont и Shell могут синтезировать 1,3-пропандиол для производства ПТТ в промышленном масштабе, применяя в качестве исходных материалов оксан или пропен. К недостаткам химического способа относятся, например, большее количество побочных продуктов, плохая селективность, высокие температура и давление реакции, очень большие капиталовложения в оборудование, невозобновляемое сырье и возгораемость, взрываемость или чрезмерная токсичность оксана и акролеина, промежуточного продукта другого способа синтеза. Производство 1,3-пропандиола путем ферментации стало привлекать к себе внимание в последние годы из-за своей высокой селективности и умеренных условий реакции. В настоящее время основными способами производства 1,3-пропандиола из глицерина путем ферментации являются:
1) конверсия глицерина в 1,3-пропандиол ферментацией в анаэробных условиях с использованием Enterobacteria (патент США 5254467, ЕР 0373230 A1);
2) производство 1,3-пропандиола ферментацией в анаэробных условиях с использованием анаэробных бактерий, например, Klebsiella (Pyx и др. Регулирование катаболизма глицерина в аэрогенах Klebsiella. J Bacteriol. 1974, 119(1):50-56; Стеекстра и др. Механизм перетока при анаэробном росте Klebsiella pneumoniae NCTC418 на глицерине и дигидроксиацетоне в хемостатной культуре. Arch Microbiol. 1987, 147:268-275; Зенг и др. Анализ пути метаболизма ферментации глицерина бактериями Klebsiella pneumoniae: Регулирование баланса восстанавливающего эквивалента и образование продукта. Enzyme Microbiol Technol. 1993, 15:770-779);
3) производство 1,3-пропандиола ферментацией в микроаэробных условиях с использованием бактерий Klebsiella (Ван Дзянь-фен и др. Исследование микроаэробной конверсии глицерина в 1,3-пропандиол с использованием бактерий Klebsielle pneumoniae. Modern Chemical Industry, 2001, 21 (5): 28-31. Сю Чжи-лонг и др. Способ производства 1,3-пропандиола ферментацией с использованием бактерий в микроаэробных условиях, опубликованный патент КНР №1348007);
4) производство 1,3-пропандиола и 2,3-бутандиола ферментацией в анаэробных условиях с использованием бактерий Klebsiella (Библ и др. Ферментация глицерина для получения 1,3-пропандиола и 2,3-бутандиола. Appl Microbiol Biotechnol, 1998, 50:24-29).
Исходные материалы, используемые в вышеуказанных способах, происходят из реагента глицерина или из содержимого ферментера, содержащего глицерин. До настоящего времени не сообщалось о производстве 1,3-пропандиола путем ферментации сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива. Сю Чжи-лонг и др. (Сю Чжи-лонг и др. Связанный способ производства биодизельного топлива и 1,3-пропандиола, опубликованный патент КНР №1648207A) предположили, что глицерин может быть изолирован путем фильтрации в процессе производства биодизельного топлива через мембрану и использоваться для производства 1,3-пропандиола путем ферментации, но этот способ трудно осуществить из-за стоимости мембранного фильтра и трудностей при очистке и регенерации мембран. Кроме того, очень трудно проводить оба процесса одновременно, особенно при производстве в промышленных масштабах.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение предлагает способ производства 1,3-пропандиола путем прямого использования сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива, с экономией на расходах на выделение и очистку глицерина и с эффективным уменьшением издержек. Этот способ может применяться в интегрированном производстве биодизельного топлива и 1,3-пропандиола.
Настоящее изобретение предлагает способ производства 1,3-пропандиола путем прямого использования сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива. Согласно этому способу сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, дальше преобразуют в 1,3-пропандиол, и поэтому расходы на выделение и очистку глицерина экономятся, и производственные издержки эффективно сокращаются. Данный способ может использоваться в интегрированном производстве биодизельного топлива и 1,3-пропандиола, причем и биодизельное топливо, и 1,3-пропандиол получают из дешевого сырья. Повышается утилизация сырья и глицерина, и производственные издержки сокращаются.
Настоящее изобретение предлагает способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива. При использовании способа настоящего изобретения сырой глицерин без дальнейшей обработки может непосредственно использоваться для производства 1,3-пропандиола. Сырой глицерин является побочным продуктом производства биодизельного топлива химическим способом, биологическим способом или сверхкритическим способом.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ производства 1,3-пропандиола, отличающийся тем, что сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, используют как субстрат. Способ содержит следующие этапы:
(a) инокуляции штамма бактерий, продуцирующего 1,3-пропандиол, на посевной среде, содержащей сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива,
(b) добавления посевной культуры в ферментативную среду, содержащую сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, ферментации и
(c) выделения и очистки 1,3-пропандиола.
Описание чертежа
На чертеже показана схема производства биодизельного топлива из растительных масел и животных жиров путем трансэстерификации.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение предлагает способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива. При использовании способа настоящего изобретения сырой глицерин без дальнейшей обработки может непосредственно использоваться для производства 1,3-пропандиола. Сырой глицерин является побочным продуктом производства биодизельного топлива химическим способом, биологическим способом или сверхкритическим способом.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ производства 1,3-пропандиола, отличающийся тем, что сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, используют как субстрат, причем данный способ содержит этапы: (а) инокуляции штамма бактерий, продуцирующего 1,3-пропандиол, на посевной среде, содержащей сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, (b) добавления посевной культуры в ферментативную среду, содержащую сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, ферментации и (с) выделения и очистки 1,3-пропандиола.
В одном варианте осуществления сырым глицерином, побочным продуктом производства биодизельного топлива, является сырой глицерин, побочным продуктом производства биодизельного топлива.
В одном варианте осуществления штамм, продуцирующий 1,3-пропандиол, может выбираться из группы, состоящей из: Klebsiella pneumoniae, Clostridium butyricum и Clostridium pasteurianum.
В одном варианте осуществления сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, без дальнейшей обработки непосредственно используется в качестве субстрата в периодическом процессе ферментации.
В одном варианте осуществления штамм бактерий, продуцирующий 1,3-пропандиол, культивируется при температуре от 30°С до 37°С в течение 16-20 часов.
В одном варианте осуществления глицерином, содержащимся в ферментативной среде, является сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, в концентрации от 10 до 30 г/л.
В одном варианте осуществления рН на этапе (b) во время ферментации поддерживается в диапазоне от 6,8 до 8,0, предпочтительно щелочными растворами или аммиаком в концентрации 3-4 моль.
В одном варианте осуществления ферментация на этапе (b) проводится при температуре от 30°С до 37°С в анаэробных или аэробных условиях.
В одном варианте осуществления концентрация глицерина в содержимом ферментера поддерживается в диапазоне от 10 до 40 г/л путем подачи сырого глицерина или смеси сырого глицерина и глюкозы на этапе (b), предпочтительно отношение концентраций глюкозы с глицерином в смеси составляет 5~10:1.
В одном варианте осуществления 1,3-пропандиол выделяют и очищают обессоливанием, дистилляцией и вакуумной перегонкой.
В одном варианте осуществления также получают другие побочные продукты, такие как 2,3-бутандиол, молочную кислоту, уксусную кислоту, этанол или янтарную кислоту.
В лучшем варианте осуществления настоящее изобретение предлагает способ производства 1,3-пропандиола путем непосредственного использования сырого глицерина, побочного продукта ферментации при производстве биодизельного топлива, отличающийся тем, что сырой глицерин прямо используется в качестве ферментативного субстрата для продуцирования 1,3-пропандиола путем ферментации и в качестве питательной среды при периодической ферментации, причем способ содержит следующие этапы:
(a) инокуляции штамма бактерий, продуцирующих 1,3-пропандиол, выбираемого из группы, состоящей из Klebsiella pneumoniae, Clostridium butyricum and Clostridium pasteurianum, с посевной средой, содержащей сырой глицерин, и культивирование, предпочтительно при температуре от 30°С до 37°С в течение 16-20 часов;
(b) добавления посевной культуры в ферментативную среду, содержащую сырой глицерин, и ферментации, предпочтительно при температуре 30°С до 37°С, в анаэробных или аэробных условиях; подачи, во время периодической ферментации, сырого глицерина или смеси сырого глицерина и глюкозы (отношение концентрации глицерина с глюкозой составляет 5~10:1) и поддержания концентрации глицерина в ферментативной среде в диапазоне от 10 до 40 г/л; и регулирования рН в диапазоне 6,8-8,0, предпочтительно с использованием щелочных растворов или аммиака в концентрации 3-4 моль;
(c) после ферментации, выделения и очистки 1,3-пропандиола путем обессоливания, дистилляции и вакуумной перегонки с одновременным извлечением других побочных продуктов, таких как 2,3-бутандиол, молочная кислота, уксусная кислота, этанол или янтарная кислота.
Субстратом в вышеуказанной ферментации для производства 1,3-пропандиола является сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива при использовании химического способа, биологического способа или сверхкритического способа.
В настоящем изобретении сырой глицерин используется без дальнейшей обработки. Некоторая часть такого сырого глицерина используется в качестве ферментативного субстрата, и другая используется в качестве питательной среды во время периодической ферментации.
Способ согласно настоящему изобретению пригоден для интегрированного производства биодизельного топлива и 1,3-пропандиола.
Преимущества способа настоящего изобретения заключаются в том, что 1,3-пропандиол производится из сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива, и другие широко используемые вещества, такие как 2,3-бутандиол, молочная кислота, уксусная кислота, этанол или янтарная кислота создаются как сопутствующие продукты во время ферментации. Согласно способу настоящего изобретения достигается экономия на очистке глицерина, и стоимость производства 1,3-пропандиола эффективно снижается. Если использовать данный способ в интегрированном производстве биодизельного топлива и 1,3-пропандиола, эффективность использования сырья и эффективность производства биодизельного топлива будут повышены, и стоимость производства резко сократится.
Определения
Термин "биодизельное топливо", используемый в настоящем документе, относится к возобновляемому источнику энергии, который изготовлен из растительных масел, животных жиров и отходов масел.
Термин "сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива", используемый в настоящем документе, относится к неочищенному глицерину, побочному продукту производства биодизельного топлива.
Примеры
Настоящее изобретение далее будет проиллюстрировано следующими примерами. В следующих примерах глицерином является сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива. Дрожжевой экстракт был куплен у компании Wenzhou Jinju Condiment Company. К2НРO4 был куплен у компании Changsha Yutai Industry Company. КН2РО4 был куплен у компании Changsha Gaosheng Techniqure Chemical Company. MgSO4 был куплен у компании Tianjin Changhe Chemical Company. (NH4)2SO4 был куплен у компании Sinopec Baling Branch Company. Противовспенивающая добавка была куплена на химическом заводе Университета Zhejiang. Глюкоза была куплена у компании Shijiazhuang Huaying Union Glucose Company. Другие реагенты были куплены у компании VAS Chemical Company (China).
Пример 1:
(1) Субстрат для ферментации и подачи при периодической ферментации: сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива.
(2) Штамм Klebsiella pneumoniae (АССС10082), купленный в Институте микробиологии Китайской академии наук.
(3) Среда:
Состав среды Посевная среда (/л) Ферментативная среда (/л) Содержание микроэлементов в растворе (мг/л)
Глицерин 20 г 10-30 г ZnCl2 70
К2НРO4·3Н2O 4,45 г 2,225 г MnCl2·4H2O 100
(NH4)2SO4 2,0 г 2,0 г Н3ВО3 60
КН2РO4 1,3 г 0,65 г СoСl2·6Н2O 200
MgSO4·7H2O 0,2 г 0,2 г NiCl2·6H2O 25
Дрожжевой экстракт 1,0 г 1,5 г NiCl2·H2O 27,64
Раствор микроэлементов 2 мл 2 мл Na2MoO4·2H2O 35
СаСО3 2,0 г   CuCl2·H2O 20
Противовспенивающая добавка   0,1 мл CuSO4·5H2O 29,28
      HCl (37%) 0,9 мл
(3) Культура:
Посевная культура Klebsiella pneumoniae инокулировали в посевную среду, содержащую 20 г/л сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива (колба 500 мл с 100 мл среды) и инкубировали при температуре 30°С и 150 об/мин в течение 20 часов при аэробных условиях.
Ферментер объемом 5 л (Biostat В, Германия) с рабочим объемом 4 л использовали для ферментации при температуре 37°С. КОН использовали для поддержания рН 6,8. Посевную культуру инокулировали в ферментативную среду, содержащую 30 г/л сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива. Во время периодической ферментации добавляли глюкозу и сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, причем отношение концентраций глицерина с глюкозой составляло 8:1, и регулировали расход для поддержания концентрации глицерина в ферментативной среде на уровне 30 г/л. Ферментацию проводили при анаэробных условиях с продувкой 0,2 vvm (объем газового потока в объеме ферментативной среды в минуту) азота.
(4) Результаты
После ферментации концентрация 1,3-пропандиола в ферментативной среде достигла 44 г/л. Молярный выход 1,3-пропандиола составил 0,45, и производительность составила 0,8 г/л/ч (Способы измерений продуктов ферментации описаны в: Лю, Дехуа и др., Ингибирование субстрата при ферментации 1,3-пропандиола и меры противодействия этому. Modern Chemical Industry, 2002 (7): 34-38).
Пример 2
(1) Субстрат для ферментации и подачи при периодической ферментации: сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива.
(2) Штаммы и среды такие же, как в Примере 1.
(3) Культура
Посевную культуру Klebsiella pneumoniae инокулировали в посевную среду, содержащую 20 г/л сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива (колба 500 мл с 100 мл среды) и инкубировали при температуре 37°С и 150 об/мин в течение 16 часов при аэробных условиях.
Ферментер объемом 5 л с рабочим объемом 4 л использовали для ферментации при температуре 37°С. КОН использовали для поддержания рН 8,0. Посевной раствор инокулировали в ферментативную среду, содержащую 30 г/л сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива. Во время периодической ферментации добавляли глюкозу и сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, причем отношение концентраций глицерина и глюкозы составляло 10:1, и расход при подаче регулировали для поддержания концентрации глицерина в ферментативной среде на уровне 30 г/л. В течение первых 32 часов ферментацию проводили в анаэробных условиях с продувкой 0,2 vvm (объем газового потока в объеме ферментативной среды в минуту) азота. После 32 часов ферментацию проводили в аэробных условиях с продувкой 0,2 vvm (объем газового потока в объеме ферментативной среды в минуту) воздуха.
(4) Результаты
После ферментации концентрация 1,3-пропандиола в ферментативной среде составила 64 г/л. Молярный выход 1,3-пропандиола составил 0,51, и производительность составила 0,95 г/л/ч.
Пример 3
(1) Субстрат для ферментации и подачи при периодической ферментации: сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива.
(2) Штаммы и среды такие же, как в Примере 1.
(3) Культура:
Посевную культуру Klebsiella pneumoniae инокулировали в посевную среду, содержащую 20 г/л сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива (колба 500 мл с 100 мл раствора) и инкубировали при температуре 30°С и 150 об/мин в течение 16 часов в аэробных условиях.
Ферментер объемом 50 л (Biostat В, Германия) с рабочим объемом 40 л использовали для ферментации при температуре 37°С. КОН использовали для поддержания рН 7,0. Посевной раствор инокулировали в ферментативную среду, содержащую 10 г/л сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива. Во время периодической ферментации подавали глюкозу и сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, причем отношение концентраций глицерина с глюкозой составляло 10:1, и расход при подаче регулировали для поддержания концентрации глицерина в ферментативной среде на уровне 10 г/л в течение первых 10-16 часов и 30 г/л после 16 часов. Во время ферментации продували воздух в количестве 0,5 vvm (объем газового потока в объеме ферментативной среды в минуту).
(4) Результаты
После ферментации концентрация 1,3-пропандиола в ферментативной среде составила 67 г/л. Молярный выход 1,3-пропандиола составил 0,59, и производительность составила 1 г/л/ч.
Пример 4
(1) Субстрат для ферментации и подачи при периодической ферментации: сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива.
(2) Штаммы и среды такие же, как в Примере 1.
(3) Культура
Посевную культуру Klebsiella pneumoniae инокулировали в посевную среду, содержащую 20 г/л сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива (колба 500 мл с 100 мл раствора) и инкубировали при температуре 30°С и 150 об/мин в течение 16 часов в аэробных условиях.
Ферментер объемом 500 л с рабочим объемом 350 л использовали для ферментации при температуре 37°С. КОН использовали для поддержания рН 7,0. Посевную культуру инокулировали в ферментативную среду, содержащую 20 г/л сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива. Во время периодической ферментации подавали глюкозу и сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, причем отношение концентраций глицерина с глюкозой составляло 10:1, и расход при подаче регулировали для поддержания концентрации глицерина в ферментативной среде на уровне 10 г/л в первые 10-16 часов и 30 г/л после 16 часов. Во время ферментации продували воздух в количестве 0,5 vvm (объем газового потока в объеме ферментативной среды в минуту).
(4) Результаты
После ферментации концентрация 1,3-пропандиола в ферментативной среде составила 63,2 г/л. Молярный выход 1,3-пропандиола составил 0,60, и производительность составила 1,1 г/л/ч.

Claims (10)

1. Способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина, побочного продукта производства биодизельного топлива, содержащий следующие этапы:
(a) инокуляции штамма бактерий, продуцирующего 1,3-пропандиол, в среду посевной культуры, содержащую сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, где бактерией, продуцирующей 1,3-пропандиол, является бактерия рода Klebsiella,
(b) добавления посевной культуры в ферментативную среду, содержащую сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, и ферментации в анаэробных или аэробных условиях при температуре от 30 до 37°С, где ферментация является периодическим процессом, и сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, или смесь сырого глицерина и глюкозы дополнительно подают при условии, если концентрация глицерина в ферментативной среде поддерживается в диапазоне от 10 до 40 г/л и отношение концентрации глицерина к глюкозе в смеси составляет 8~10:1, и
(c) выделения и очистки 1,3-пропандиола.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что штамм бактерий, продуцирующий 1,3-пропандиол на этапе (а), является Klebsiella pneumoniae.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что на этапе (а) штамм бактерий культивируют при температуре от 30 до 37°С в течение 16-20 ч.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментативная среда на этапе (b) содержит 10-30 г/л сырого глицерина.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что рН во время ферментации на этапе (b) поддерживается в диапазоне от 6,8 до 8,0.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что рН поддерживается путем использования 3-4 моль щелочного раствора или аммиака.
7. Способ по любому одному из пп.1-6, отличающийся тем, что 1,3-пропандиол выделяют и очищают путем обессоливания, дистилляции и вакуумной перегонки.
8. Способ по любому одному из пп.1-6, отличающийся тем, что сырой глицерин подают без дальнейшей обработки в качестве питательного субстрата во время периодической ферментации.
9. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, используется в качестве субстрата для ферментативного производства 1,3-пропандиола, содержащий этапы:
(a) инокуляции штамма бактерий Klebsiella pneumoniae в среду посевной культуры, содержащую сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, и инкубирования при температуре 30-37°С в течение 16-20 ч,
(b) добавления посевной культуры к ферментативной среде, содержащей сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, и инкубирования при температуре от 30 до 37°С при анаэробной или аэробной ферментации, причем подают сырой глицерин или смесь сырого глицерина и глюкозы, и концентрация глицерина в ферментативной среде поддерживается на уровне 10-40 г/л, отношение концентраций глицерина к глюкозе в смеси составляет 8~10:1, и щелочные растворы или аммиак в количестве 3-4 моль используются для поддержания рН в диапазоне 6,8-8,0,
(с) после ферментации выделение и очистка 1,3-пропандиола путем обессоливания, дистилляции и вакуумной перегонки и предпочтительно получение других побочных продуктов, таких как 2,3-бутиленгликоль, молочная кислота, уксусная кислота, этанол или янтарная кислота.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что сырой глицерин, побочный продукт производства биодизельного топлива, подают в качестве субстрата во время периодической ферментации.
RU2007143867/10A 2005-06-03 2006-06-01 Способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина RU2404248C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200510011867.8 2005-06-03
CNB2005100118678A CN1327001C (zh) 2005-06-03 2005-06-03 利用生物柴油副产物甘油生产1,3－丙二醇的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007143867A RU2007143867A (ru) 2009-06-10
RU2404248C2 true RU2404248C2 (ru) 2010-11-20

Family

ID=35349189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007143867/10A RU2404248C2 (ru) 2005-06-03 2006-06-01 Способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8486673B2 (ru)
EP (1) EP1892300B1 (ru)
JP (1) JP5067888B2 (ru)
KR (1) KR101281847B1 (ru)
CN (1) CN1327001C (ru)
AU (1) AU2006254616B2 (ru)
BR (1) BRPI0613543B8 (ru)
CA (1) CA2610777C (ru)
HK (1) HK1109915A1 (ru)
NO (1) NO338330B1 (ru)
RU (1) RU2404248C2 (ru)
WO (1) WO2006128381A1 (ru)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081990B (zh) * 2006-05-29 2011-01-12 张贵洲 生物柴油的制备方法
CN1884560B (zh) * 2006-05-31 2011-08-24 华东理工大学 一种发酵生产2,3-丁二醇的方法
MX2009004659A (es) 2006-10-31 2009-05-22 Metabolic Explorer Sa Procedimiento para la produccion biologica de 1,3-propanodiol a partir de glicerina con un alto rendimiento.
CN101307335B (zh) * 2007-05-18 2011-08-24 中国石油化工股份有限公司 微生物发酵生产1,3-丙二醇的方法
CA2741621C (en) * 2008-01-18 2019-08-20 Bio Processing Australia Pty Ltd Process for preparing nutritional, therapeutic or organoleptic products from crude glycerol
WO2010079500A2 (en) * 2008-02-28 2010-07-15 Reliance Life Sciences Pvt. Ltd Aerobic production of 1,3-propanediol from crude glycerol from biodiesel process.
CN101255451B (zh) * 2008-03-27 2012-05-16 清华大学 一种利用甘油生产乳酸的方法
RU2521502C2 (ru) * 2008-07-28 2014-06-27 Б.Р.Э.И.Н. БАЙОТЕКНОЛОДЖИ РИСЕРЧ ЭНД ИНФОРМЕЙШН НЕТВОРК АГ,Германия Микробиологический способ получения 1,2-пропандиола
EP2248904A1 (en) * 2009-05-05 2010-11-10 Metabolic Explorer Continuous culture for 1,3-propanediol production using high glycerine concentration
US8022257B2 (en) * 2009-09-03 2011-09-20 The Ohio State University Research Foundation Methods for producing polyols using crude glycerin
AR078525A1 (es) 2009-10-05 2011-11-16 Metabolic Explorer Sa Produccion de 1,3-propanodiol con reactores de celulas inmovilizadas
AR083799A1 (es) 2010-11-10 2013-03-20 Metabolic Explorer Sa Microorganismos para la produccion de 1,3-propanodiol usando concentracion de glicerina alta
JP2012139216A (ja) * 2010-12-14 2012-07-26 Tokyo Gas Co Ltd 新規微生物、当該新規微生物を用いた廃水処理方法及び廃水処理装置
CN102321680B (zh) * 2011-06-07 2014-07-23 大连理工大学 一种二元醇与有机酸联产与分离方法
CN102732576B (zh) * 2012-06-15 2013-11-27 山东省科学院能源研究所 以木质纤维素原料联产生物柴油与生物丁醇的方法
BR112015001094A2 (pt) 2012-07-17 2017-06-27 Biopolis SL cepas mutantes da espécie raoultella planticola, método com viabilidade industrial para a transformação biotecnológica de glicerol a 2,3-butanodiol, e método de obtenção de cepas mutantes da espécie r. planticola
US9328360B2 (en) 2013-09-06 2016-05-03 The Curators Of The University Of Missouri Conversion of glycerol to 1,3-propanediol under haloalkaline conditions
US20150120555A1 (en) * 2013-10-29 2015-04-30 Elwha Llc Exchange authorization analysis infused with network-acquired data stream information
KR101710857B1 (ko) * 2014-07-15 2017-02-28 한밭대학교 산학협력단 미생물 배양액으로부터 1,3-프로판디올과 2,3-부탄디올의 분리 및 정제방법
US10267651B2 (en) * 2015-12-28 2019-04-23 Nudge Systems, LLC Fluid flow sensing systems and methods of use
KR101779445B1 (ko) * 2016-03-31 2017-09-18 한국생산기술연구원 바이오폴리에스테르 수지로 절연된 다층절연전선의 제조방법 및 이에 따라 제조된 바이오폴리에스테르 수지로 절연된 다층절연전선
US10395322B2 (en) * 2016-04-14 2019-08-27 Vivint, Inc. Correlating resource usage data to a waste scoring system
US10982237B2 (en) 2017-02-20 2021-04-20 Metabolic Explorer Microbial consortium for 1,3-propanediol production using high glycerol concentration
EP3438270A1 (en) 2017-08-04 2019-02-06 Metabolic Explorer Microorganism and method for improved 1,3-propanediol production by fermentation on a culture medium with high glycerine content
CN108456698B (zh) * 2018-03-12 2020-10-09 厦门大学 一种基于丁酸梭菌的1，3-丙二醇和乳酸联产的发酵生产方法
US11814663B2 (en) 2018-08-10 2023-11-14 Metabolic Explorer Microorganisms with improved 1,3-propanediol and butyric acid production
FR3087449B1 (fr) 2018-10-19 2024-10-11 Afyren Procede de preparation de molecules organiques par fermentation anaerobie
CN112358986B (zh) * 2020-11-09 2022-10-21 华南理工大学 一种丁酸梭菌及其在固定化发酵生产1，3-丙二醇的应用

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3734764A1 (de) * 1987-10-14 1989-05-03 Huels Chemische Werke Ag Verfahren zur herstellung von propandiol-(1,3)
DE3924423A1 (de) * 1989-07-24 1991-01-31 Henkel Kgaa Fermentative herstellung von 1,3-propandiol
US5599689A (en) * 1995-05-12 1997-02-04 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for making 1,3-propanediol from carbohydrates using mixed microbial cultures
ATE452979T1 (de) * 1996-11-13 2010-01-15 Du Pont Herstellungsverfahren von 1,3-propandiol durch rekombinante organismen
CN1204260C (zh) * 2001-04-27 2005-06-01 大连理工大学 一种微生物微氧发酵生产1,3－丙二醇的方法
CN1165623C (zh) * 2001-12-05 2004-09-08 大连理工大学 两步微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法
CN1206362C (zh) * 2003-03-07 2005-06-15 清华大学 1，3－丙二醇的两段双底物集成发酵生产方法
CN1453332A (zh) * 2003-04-24 2003-11-05 华南理工大学 生物催化油脂转酯生产生物柴油的方法
CN1246465C (zh) * 2004-04-29 2006-03-22 清华大学 微生物两段发酵法由甘油生产1，3－丙二醇和2，3－丁二醇
CN1580190A (zh) * 2004-05-21 2005-02-16 北京化工大学 一种固体酸、碱催化制备生物柴油的方法
CN1313568C (zh) * 2004-06-01 2007-05-02 曹建国 利用油菜籽发酵法制取生物柴油的生产工艺
CN1276962C (zh) * 2004-12-23 2006-09-27 大连理工大学 一种偶联生产生物柴油和1,3－丙二醇的方法
CN1664072A (zh) * 2005-02-25 2005-09-07 江苏工业学院 采用固体碱法制备生物柴油的方法
CN1304582C (zh) * 2005-06-10 2007-03-14 清华大学 一种外源添加反丁烯二酸促进微生物合成1,3－丙二醇的方法
CN100427605C (zh) * 2005-06-17 2008-10-22 清华大学 一种由粗淀粉原料生产1,3-丙二醇和2,3-丁二醇的方法
CN100491537C (zh) * 2005-10-20 2009-05-27 清华大学 微生物好氧发酵生产1,3-丙二醇的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PAPANIKOLAOU S. ET AL. High production of 1,3-propanediol from industrial glycerol by a newly isolated Clostridium butyricum strain. Journal of Biotechnology, v.77, 2000, pp.191-208. HOMANN Т. ET AL. Fermentation of glycerol to 1,3-propanediol by Klebsiella and Citrobacter strains. Applied Microbiology and Biotechnology, v.33, 1990, pp.121-126. BIEBL H. ET AL. Fermentation of glycerol to 1, 3-propanediol and 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae. Applied Microbiology and Biotechnology, v.50, 1998, pp.24-29. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1327001C (zh) 2007-07-18
RU2007143867A (ru) 2009-06-10
EP1892300A4 (en) 2010-12-15
KR101281847B1 (ko) 2013-07-03
US8486673B2 (en) 2013-07-16
NO20080001L (no) 2008-03-03
NO338330B1 (no) 2016-08-08
BRPI0613543B1 (pt) 2017-05-09
AU2006254616B2 (en) 2011-08-11
AU2006254616A1 (en) 2006-12-07
HK1109915A1 (en) 2008-06-27
CN1696297A (zh) 2005-11-16
CA2610777A1 (en) 2006-12-07
BRPI0613543B8 (pt) 2022-07-12
EP1892300B1 (en) 2015-08-26
EP1892300A1 (en) 2008-02-27
US20100028965A1 (en) 2010-02-04
CA2610777C (en) 2016-07-19
JP5067888B2 (ja) 2012-11-07
JP2008541738A (ja) 2008-11-27
WO2006128381A1 (fr) 2006-12-07
KR20080018936A (ko) 2008-02-28
BRPI0613543A2 (pt) 2011-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2404248C2 (ru) Способ производства 1,3-пропандиола с использованием сырого глицерина
KR101643429B1 (ko) 혐기성 미생물 발효에 의한 부탄디올의 생산 방법
TWI537389B (zh) 用於控制丁二醇生產之發酵方法
CN100427605C (zh) 一种由粗淀粉原料生产1,3-丙二醇和2,3-丁二醇的方法
CA2703622C (en) Clostridium autoethanogenum strain and methods of use thereof to produce ethanol and acetate
CN102791869B (zh) 通过发酵的酸产生
CN107075531B (zh) 改进的发酵中碳捕捉
CN105051178A (zh) 用于在微生物发酵中控制代谢物产生的系统和方法
US10301652B2 (en) Process for hydrogen production from glycerol
CN102559782B (zh) 利用酪丁酸梭菌发酵甘蔗渣水解液生产丁酸的工艺
US10801043B2 (en) Process for hydrogen production from glycerol
CA2945507C (en) Process for hydrogen production from glycerol
Kongjan et al. Conversion of glycerol derived from biodiesel production to butanol and 1, 3‐propanediol
CN105969811B (zh) 利用植物乳杆菌发酵没食子酸制备焦性没食子酸的方法
CN101085996B (zh) 外源添加因子促进微生物合成2,3-丁二醇的方法
CN101157939A (zh) 一种静息细胞转化甘油生产1,3-丙二醇的方法
AU2008321615B2 (en) Novel bacteria and methods of use thereof
Kumar et al. Progress in Butanol Generation and Associated Challenges
Um et al. Biotechnological Development for the Production of 1, 3‐Propanediol and 2, 3‐Butanediol
CA2813836A1 (en) Process for the conversion of glycerol to 1,3-propanediol