SE438868B - SET TO MAKE ACETON AND BUTANOL FROM A CELLULOSAMENTAL - Google Patents

SET TO MAKE ACETON AND BUTANOL FROM A CELLULOSAMENTAL

Info

Publication number
SE438868B
SE438868B SE7801262A SE7801262A SE438868B SE 438868 B SE438868 B SE 438868B SE 7801262 A SE7801262 A SE 7801262A SE 7801262 A SE7801262 A SE 7801262A SE 438868 B SE438868 B SE 438868B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
butanol
acetone
cellulase
cellulosic material
cellulose
Prior art date
Application number
SE7801262A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE7801262L (en
Inventor
S Abe
S Suzuki
M Takagi
Original Assignee
Bio Research Center Co
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 Bio Research Center Co filed Critical Bio Research Center Co
Publication of SE7801262L publication Critical patent/SE7801262L/en
Publication of SE438868B publication Critical patent/SE438868B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/24Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carbonyl group
    • C12P7/26Ketones
    • C12P7/28Acetone-containing products
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

78Û1262~2 Det har nu visat sig att större koncentration på en aceton-buta- nolblandning kan fås vid framställning ur ett cellulosamaterial med en process i ett steg, när cellulosamaterialet samtidigt påverkas av cellulas och en aceton-butanolbildande mikroorganism. It has now been found that greater concentration of an acetone-butanol mixture can be obtained in preparation from a cellulosic material by a one-step process, when the cellulosic material is simultaneously affected by cellulase and an acetone-butanol-forming microorganism.

Uppfinningen kännetecknas av att cellulosamaterialet och den ace- ton/butanol-producerande mikroorganismen satsas till en enda reak- tionszon, och reageras samtidigt till att bilda en produktblandning innehållande aceton och butanol.The invention is characterized in that the cellulosic material and the acetone / butanol-producing microorganism are charged to a single reaction zone, and reacted simultaneously to form a product mixture containing acetone and butanol.

Med "cellulosamaterial" för användning som utgångsmaterial enligt föreliggande uppfinning avses cellulosa eller material huvudsakligen bestående av cellulosa, såsom trä, rishalm, risagnar, majsstjälkar, majskolvar och pappersavfall såsom tflüfingqggmer, Wellpapp, tidskrif- ter, korta fibrer från pappersbruk och fibröst avfall från städer och industrier. Det är lämpligt att pulvrisera eller disintegrera materialen för att de effektivt skall kunna användas som substrat.By "cellulosic material" for use as a starting material according to the present invention is meant cellulose or material consisting mainly of cellulose, such as wood, rice straw, rice husks, corn stalks, corn cobs and paper waste such as tongs, corrugated cardboard, magazines, short fibers from paper mills and fibrous waste and industries. It is convenient to pulverize or disintegrate the materials so that they can be used effectively as a substrate.

För försockring av dessa cellulosasubstrat kan användas något kom- mersiellt tillgängligt cellulas, såsom Cellulase Onozuka. Ett fly- tande enzympreparat, såsom ett flytande filtrat eller ett fast extrakt från en kultur av någon cellulas-producerande mikroorganism, såsom T. viride, kan användas. Likaledes kan en flytande eller fast kultur av T. viride själv användas såsom en råblandning utan sepa- ration, extraktion eller rening.For saccharification of these cellulose substrates, any commercially available cellulase can be used, such as Cellulase Onozuka. A liquid enzyme preparation, such as a liquid filtrate or a solid extract from a culture of any cellulase-producing microorganism, such as T. viride, may be used. Likewise, a liquid or solid culture of T. viride itself can be used as a crude mixture without separation, extraction or purification.

Som aceton-butanol-producerande mikroorganism för att användas sam- man med cellulaset kan användas någon välkännd mikroorganism, exem- pelvis Clostridium acetobutylicum och Clostridium saccharoacetobu- tylicum.As the acetone-butanol-producing microorganism for use with the cellulase, some well-known microorganism can be used, for example Clostridium acetobutylicum and Clostridium saccharoacetobutylicum.

För att cellulosasubstratet samtidigt skall påverkas av cellulaset och de aceton-butanol-producerande mikroorganismerna framställes en vattensuspension innehållande 1-50 vikt-% cellulosamaterial, lämp- liga mängder av någon kvävekälla, oorganiska salter och andra nä- ringsämnen och steriliseras på känt sätt för att tjäna som substrat.In order for the cellulose substrate to be simultaneously affected by the cellulase and the acetone-butanol-producing microorganisms, an aqueous suspension containing 1-50% by weight of cellulose material, suitable amounts of any nitrogen source, inorganic salts and other nutrients is prepared and sterilized in a known manner to serve as a substrate.

Ett cellulas eller en cellulashaltig lösning tillsättes till substra- tet samtidigt med en i förväg odlad, aceton-butanol-producerande mikroorganism, så att fermentationen sker.A cellulase or a cellulase-containing solution is added to the substrate simultaneously with a pre-cultured, acetone-butanol-producing microorganism, so that the fermentation takes place.

Temperatur- och pH-betingelser beror på vilken mikroorganism och cellulas som användes, men vanligen ligger de optimala betingelser- 7801262-2 na mellan 30 och 55OC och pH 4-6. Fermenteringstiderna varierar också beroende på slaget av cellulosamaterial, den aceton-butanol- -producerande mikroorganismen och cellulasets aktivitet, men vanli- gen bildas den önskade mängden aceton-butanol på 48 timmar.Temperature and pH conditions depend on the microorganism and cellulase used, but usually the optimum conditions are between 30 and 55 ° C and pH 4-6. The fermentation times also vary depending on the type of cellulosic material, the acetone-butanol-producing microorganism and the activity of the cellulase, but usually the desired amount of acetone-butanol is formed in 48 hours.

Såsom framgår i följande exempel förenklar föreliggande uppfinning icke endast produktionsprocessen utan minskar också glykosens inhi- bering av cellulasreaktionen liksom av den aceton-butanol-produce- rande mikroorganismen i jämförelse med den konventionella metoden som omfattar tvâ steg, dvs försockring och fermentering, då enligt föreliggande uppfinning sockerkoncentrationen i mediet hålles låg un- der fermentationsprocessen. Som resultat därav ökar aceton-butanol- -utbytet av cellulosan markant.As can be seen in the following examples, the present invention not only simplifies the production process but also reduces the inhibition of glucose by the cellulase reaction as well as by the acetone-butanol-producing microorganism as compared with the conventional two-step method, i.e. saccharification and fermentation. invention the sugar concentration in the medium is kept low during the fermentation process. As a result, the acetone-butanol yield of the cellulose increases markedly.

Enligt uppfinningen åstadkommes alltså ett sätt att med en ekonomisk och fördelaktig process i1 stegframställa aceton och butanol ur ett cellulosamaterial.According to the invention, there is thus provided a method of producing acetone and butanol from a cellulosic material in an economical and advantageous process in one step.

Uppfinningen skall beskrivas närmare nedan med hänvisning till före- dragna utföranden.The invention will be described in more detail below with reference to preferred embodiments.

Exempel Framställning av jästkultur Clostridium acetobutylicum IFO 3854, aceton-butanol-producerande mikroorganism, inokulerades i 10 ml sterilt medium bestående av ne- danstående komponenter och kultiverat anaerobt vid 37°C i 3 dagar.Example Preparation of yeast culture Clostridium acetobutylicum IFO 3854, acetone-butanol-producing microorganism, was inoculated into 10 ml of sterile medium consisting of the following components and cultured anaerobically at 37 ° C for 3 days.

Mediumkomposition Glykos 20 g Polypepton 5 g KHZPO4 0,5 g K2HPO4 0,5 g Mgso4 . 71x20 0,2 g MHSO4 . 4-5H2O 10 mg FeSO4 . 7H2O 10 mg NaCl 10 mg Avjoniserat vatten 1 liter pH 6,5 Av ett medium bestående av ovanstående komponenter satsades 50 ml 1 en 100 ml kolv och 5 ml av den ovannämnda kulturlösningen tillsattes _.__......_._........ ...-_._._-...._.._ ..._ » _ 7801262-2 och odlades anaerobt vid 37°C i 3 dagar. Detta blev jästkulturen. 1) Medium A. - I 1 Ett medium med samma sammansättning som ovan men med 60 g glukos i stället för 20 g. 2) Medium B.Medium composition Glycose 20 g Polypeptone 5 g KHZPO4 0.5 g K2HPO4 0.5 g Mgso4. 71x20 0.2 g MHSO 4. 4-5H2O 10 mg FeSO4. 7H 2 O 10 mg NaCl 10 mg Deionized water 1 liter pH 6.5 Of a medium consisting of the above components, 50 ml was charged to a 100 ml flask and 5 ml of the above culture solution was added. ....... ...-_._._-...._.._ ..._ »_ 7801262-2 and cultured anaerobically at 37 ° C for 3 days. This became the yeast culture. 1) Medium A. - I 1 A medium with the same composition as above but with 60 g of glucose instead of 20 g. 2) Medium B.

Ett medium med samma sammansättning som ovan men med 100 g cellulo- sapulver, finare än 100 mesh, i stället för glykos.A medium with the same composition as above but with 100 g of cellulose powder, finer than 100 mesh, instead of glucose.

Ett kommersiellt tillgängligt cellulas utsaltades med ammoniumsul- fat och avsaltades. Det lyofiliserades sedan till ett rent cellulas.A commercially available cellulase was salted out with ammonium sulfate and desalted. It was then lyophilized to a pure cellulase.

Ett gram av detta cellulas löstes i 100 ml vatten vid ett pH juste- rat till 4,5 och 10 g cellulosapulver <100 mesh tillsattes. Därefter gjordes en försockring vid 45°C i 48 timmar. Efter avslutad försock~ ring analyserades reaktionslösningen med vätskekromatografi och 3,2 g glykos visade sig ha bildats. Med andra ord hade detta cellulas den ovannämnda aktiviteten.One gram of this cellulase was dissolved in 100 ml of water at a pH adjusted to 4.5 and 10 g of cellulose powder <100 mesh was added. Thereafter, a saccharification was performed at 45 ° C for 48 hours. After completion of the pre-suction operation, the reaction solution was analyzed by liquid chromatography and 3.2 g of glucose were found to have formed. In other words, this cellulase had the above activity.

Ett gram av det ovan beskrivna cellulaset och 5 ml av jästkulturen enligt ovan tillsattes till 100 ml av det väl omrörda mediet B.One gram of the cellulase described above and 5 ml of the yeast culture as above were added to 100 ml of the well stirred medium B.

Blandningens pH justerades till 6,5 och jäsningen skedde anaerobt vid 37°C i 48 timmar under kontroll av att pH icke föll under 4,5.The pH of the mixture was adjusted to 6.5 and the fermentation took place anaerobically at 37 ° C for 48 hours, checking that the pH did not fall below 4.5.

Jämförelseexempel 1) Det ovannämnda mediet B omrördes noggrant och 100 ml därav för- sattes med 3 g av det ovannämnda cellulaset. pH justerades till 4,5 och blandningen försockrades vid 45°C i 48 timmar. När den resulte- rande sockerlösningen analyserades, kunde en produktion av 6,3 g glykos konstateras. Sockerlösningen steriliserades i värme och 5 ml av den tidigare angivna jästkulturen tillsattes. Därefter gjordes , .u . _ _ 0 . en anaerob aceton-nutanol-jasning vid J7 C 1 48 timmar. 2) 5 ml av den enligt ovan framställda jästkulturen inokulerades i 100 ml av ovannämnda medium A som värmesteriliserats. pH justerades till 6,5 och blandningen fick reagera anaerobt vid 37°C i 48 timmar med kontroll av att pH icke föll under 4,5. Resultaten av försöken är sammanställda i följande tabell. Produkterna analyserades med gaskromatografi. 78Û1262-2 5 Tabell Produkt Aceton B talol Substrat Cellulas mg/ml umgyml Enligt uppfin- ningen cellulosa 1O g 1 g 4,43 7,53 Exempel 1) cellulosa 10 g 3 g 3,20 5,52 Exempel 2) glykos 6 g - 3,24 5,50 Såsom framgår av ovanstående tabell produceras enligt föreliggande uppfinning 1,4 gånger mer aceton och butanol än vad som fås med den konventionella metoden, där cellulosa först hydrolyseras till gly- kos för att sedan användas som substrat, exempel 1), eller glykosen själv användes som substrat, exempel 2). Följaktligen medför före- liggande uppfinning fördelarna att aceton och butanol framställes med en enkel enstegsprocess, att utbytena av produkterna förbättras avsevärt och att cellulasförbrukningen blir mindre än vid de kon- ventionella förfarandena.Comparative Example 1) The above-mentioned medium B was thoroughly stirred and 100 ml thereof was added with 3 g of the above-mentioned cellulase. The pH was adjusted to 4.5 and the mixture was saccharified at 45 ° C for 48 hours. When the resulting sugar solution was analyzed, a production of 6.3 g of glucose could be ascertained. The sugar solution was heat sterilized and 5 ml of the previously indicated yeast culture was added. Thereafter, .u. _ _ 0. an anaerobic acetone-nutanol fermentation at J7 C for 48 hours. 2) 5 ml of the yeast culture prepared according to the above were inoculated into 100 ml of the above-mentioned medium A which was heat sterilized. The pH was adjusted to 6.5 and the mixture was allowed to react anaerobically at 37 ° C for 48 hours checking that the pH did not fall below 4.5. The results of the experiments are summarized in the following table. The products were analyzed by gas chromatography. 78Û1262-2 5 Table Product Acetone B talol Substrate Cellulas mg / ml umgyml According to the invention cellulose 10 g 1 g 4.43 7.53 Example 1) cellulose 10 g 3 g 3.20 5.52 Example 2) glucose 6 g 3.24 5.50 As can be seen from the above table, according to the present invention, 1.4 times more acetone and butanol are produced than that obtained by the conventional method, where cellulose is first hydrolysed to glycos and then used as a substrate, Example 1 ), or the glucose itself was used as the substrate, Example 2). Accordingly, the present invention has the advantages that acetone and butanol are produced by a simple one-step process, that the yields of the products are considerably improved and that the cellulase consumption is less than in the conventional processes.

Claims (3)

7861262--2 Païæëïrer7861262--2 Païæëïrer 1. Sätt att framställa aceton och butanol genom försockring av ett cellulosamaterial i närvaro av ett cellulas, och fer~ mentera det försockrade cellulosamaterialet i närvaro av en aceton/butanol-producerande mikroorganism, k ä n n e t e c k - n a t av, att cellulosamaterialet och den aceton/butanol- ~producerande mikroorganismen satsas till en enda reaktionszon, och roageras samtidigt till att bilda en produktblandning innehållande aceton och butanol.A method of producing acetone and butanol by saccharifying a cellulosic material in the presence of a cellulase, and fermenting the sugared cellulosic material in the presence of an acetone / butanol-producing microorganism, characterized in that the cellulosic material and the acetone / The butanol-producing microorganism is charged to a single reaction zone, and simultaneously roared to form a product mixture containing acetone and butanol. 2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av, att acetonen och butanolen utvinnes ur produktblandningen.2. A method according to claim 1, characterized in that the acetone and the butanol are recovered from the product mixture. 3. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av, att den satsade mängden cellulosamaterial till reaktionsblandningen är av storleksordningen 1 ~ 50 viktprocent, och att reaktionen försiggår vid ett pH av omkring 4 - 8 vid en temperatur av 30 - 55°c.3. A method according to claim 1, characterized in that the amount of cellulosic material charged to the reaction mixture is of the order of 1 ~ 50% by weight, and that the reaction takes place at a pH of about 4-8 at a temperature of 30-55 ° C.
SE7801262A 1977-04-28 1978-02-02 SET TO MAKE ACETON AND BUTANOL FROM A CELLULOSAMENTAL SE438868B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4940177A JPS53136585A (en) 1977-04-28 1977-04-28 Production of acetone and butanol from cellulosic substance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7801262L SE7801262L (en) 1978-10-29
SE438868B true SE438868B (en) 1985-05-13

Family

ID=12830011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7801262A SE438868B (en) 1977-04-28 1978-02-02 SET TO MAKE ACETON AND BUTANOL FROM A CELLULOSAMENTAL

Country Status (12)

Country Link
JP (1) JPS53136585A (en)
BE (1) BE863677A (en)
CA (1) CA1093487A (en)
DE (1) DE2754650A1 (en)
DK (1) DK183578A (en)
FI (1) FI780341A (en)
FR (1) FR2388883A1 (en)
GB (1) GB1552207A (en)
IT (1) IT1089324B (en)
NL (1) NL7800106A (en)
NO (1) NO780351L (en)
SE (1) SE438868B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2483944B1 (en) * 1980-06-09 1986-05-02 Inst Francais Du Petrole NEW FUELS BASED ON BUTYL ALCOHOL AND ACETONE
FR2493863A1 (en) * 1980-11-07 1982-05-14 Inst Francais Du Petrole NEW FUEL BASED ON FUEL CONTAINING ETHANOL HYDRATE AND AN ADDITIVE
KR100481692B1 (en) * 2001-11-23 2005-04-07 배진호 Valve activity apparatus for engine
AU2009276720A1 (en) 2008-07-28 2010-02-04 Qteros, Inc. Methods and compositions for improving the production of products in microorganisms
GB2468558A (en) * 2009-03-09 2010-09-15 Qteros Inc Fermentation process comprising microorganism and external source of enzymes such as cellulase

Also Published As

Publication number Publication date
SE7801262L (en) 1978-10-29
FR2388883B3 (en) 1980-10-10
FI780341A (en) 1978-10-29
DE2754650A1 (en) 1978-11-09
FR2388883A1 (en) 1978-11-24
JPS5710719B2 (en) 1982-02-27
NL7800106A (en) 1978-10-31
NO780351L (en) 1978-10-31
GB1552207A (en) 1979-09-12
JPS53136585A (en) 1978-11-29
BE863677A (en) 1978-08-07
DK183578A (en) 1978-10-29
IT1089324B (en) 1985-06-18
CA1093487A (en) 1981-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3990944A (en) Manufacture of alcohol from cellulosic materials using plural ferments
Sohail et al. Cellulase production from Aspergillus niger MS82: effect of temperature and pH
EP0171218B1 (en) Enzymatic hydrolysis of granular starch directly to glucose
JP5818382B2 (en) Production of high solids syrup from lignocellulosic biomass hydrolysis product fermentation broth
JP2010536390A (en) Method for producing cellulase
US4762788A (en) Process for producing cellulolytic enzymes
CA1120875A (en) Method for ethanol fermentation
KR927003840A (en) Preparation of Zeaxanthin and Compositions Containing Zeaxanthin
US3622463A (en) Production of extracellular glucose isomerase by streptomyces
JP2011152079A (en) Saccharifying fermentation system of cellulose-based biomass
US4908311A (en) Process for enzymatic preparation of cellooligosaccharides
JP2798882B2 (en) Method for producing fiber-bacterial cellulose composite and composite obtainable by the method
US4224410A (en) Method for ethanol fermentation
JPS6027384A (en) Production of cellulase
SE438868B (en) SET TO MAKE ACETON AND BUTANOL FROM A CELLULOSAMENTAL
Watanabe et al. Citric acid production from cellulose hydrolysate by a 2-deoxyglucose-resistant mutant strain of Aspergillus niger
US4378432A (en) Process for manufacturing sweetened liquors and derivatives thereof from cellulose-containing vegetable substrates
CN105505896A (en) Preparation method of transglucosidase
JPH0358715B2 (en)
JPS59166081A (en) Preparation of cellulase
Afschar et al. Production of acetone and butanol from starch by continuous bioprocess
JP4343266B1 (en) Process for producing β-glucanase and xylanase and liquid medium
JPS61162181A (en) Production of thermostable xylanase
FI95145B (en) Process for producing bacterial cellulose from vegetable carbohydrate-containing material using submersion in a bioreactor
CA1055861A (en) Manufacture of alcohol from cellulosic materials

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7801262-2

Effective date: 19920904

Format of ref document f/p: F