TWI240717B

TWI240717B - Improved microbial process, and improved solvents useful in the conversion of gases into useful products

Info

Publication number: TWI240717B
Application number: TW088115354A
Authority: TW
Inventors: James L Gaddy; Edgar C Clausen; Larry D Gaines; Ching-Whan Ko; Leslie E Wade
Original assignee: Bioengineering Resources Inc; Celanese Int Corp
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2005-10-01
Also published as: TR200809539T2; CZ302075B6; AU5811899A; MY154362A; TR200402062T2; BR9913527A; PL346524A1; CN1226273C; AU760956B2; JP4497724B2; PL196768B1; EP1112246B1; ATE286871T1; UA72220C2; US20020086378A1; RU2225445C2; CN1754962A; US7196218B2; BR9913527B1; NO20011161L

Description

A7 1240717 ____B7 ___ 五、發明說明（/ ) 本發明已由美國能源部的在補助部份支持，合作協定編號DE-FC02-90CE40939，美國政府本發明中具有權利。發明領域本發明一般是有關於以微生物生產醋酸之改良的方法，特別地，本發明是關於從水流中、以及從來自氣體（例如，廢氣、工業氣體）之令人滿意的化學產物的微生物發酵、或從含碳物質氣化所產生的氣體中萃取出醋酸。發明背景一氧化碳、及/或氫與二氧化碳的厭氧發酵，以生產醋酸、醋酸鹽類、或其它商業上有興趣的產品（例如乙醇）的方法，已在實驗室規模實行，參見，例如，Vega等人，（1989) BiotgQh. Bioeng“ 34: 785-793 ; Klasson 等人，（1990) Appl. Biochem. Biotech., 24/25: 1 ; Vega 等人，（1989) Appl. Biochem. Biotech,, 20/21: 781-797;以及 Klasson 等人，（1992) Enz. Microbio. Tech., ii: 602-608等。最近，本發明者已論及藉由使用氣體、水溶液營養培養基與厭氧菌或其混合物，在生物反應器内發酵的方法，將工業氣體（特別是廢氣）大規模發酵而成為商業用產品的方法。參見，例如美國專利第5，173,429號；美國專利第 5,593,886號以及國際專利第W098/00558號，在此處納入為參考文獻。根據以上所引用之發明者的先前技藝，一個這樣的大規模之方法涉及下列概述的步驟。營養成份持續供給至生物反 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） :^------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A7 五、發明說明（2 ) 應器或發酵槽，在其中培養軍一七 e n 或混合之厭氧菌菌種。氣體持續引導進入生物反應器中，甘Β女—σ 甲並且有充足的時間停留在其中，使此方法2效率達到最大。接著釋放出含有惰性氣體以及未反應之基質氣體的排出氣體。液體流出物通過離心機、中空纖維膜或其它固體-液體分離裝置，以分離出微生物。將這些微生物送回到生物反應器中，以維持高的細胞濃度，其可產生較快的反應速率。藉由通過滲透或離心、至萃取器，可將所需之生物性產生的產品從渗透或離心分離，其中萃取器與溶劑接觸’例如’在適當共溶射的二絲與三烧基胺，或是在共溶劑中的碟酸三ts旨、乙、三辛基膦化氧以及相關化合物。適當的共溶劑包括，長鏈酒精、己烷、環己烷、三氯甲烷以及四氯乙烯。在水相之中的營養物與材料回到生物反應器中，並且溶劑/酸/水溶液通過蒸餾管柱，在此將這個溶液加熱至足夠之溫度，以將酸與水從溶劑中分離出來。溶劑從蒸餾管柱通過，經由冷卻室，使溫度降低到最佳萃取溫度，然後再回到萃取器中重複使用。酸與水溶液進入最後的蒸餾管柱，其中所需的最終產物從水中分離出來並且移除。將水再循環以製備營養物。部智慧員此外，已清楚了解，當使用這樣的發酵方法時，多種的醋酸生成菌（acetogenic bacteria)可生產醋酸和其它商業上有興趣的產品，包括新菌種峻達立梭菌/yα/2///) [參見，例如美國專利第5,173,129及2,593,886號，以及國際專利第W098/00558號]。 1 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） 1240717 A7 B7 五、發明說明) 儘官在多種氣體之微生物發酵技藝上的知識與進展，醋酸的生產仍因為所使用之溶劑的醋酸負載4，以及當溶劑經過製程的降解等，而受到限制。有鑑於對生產醋酸、以及對轉換工業廢氣成為有用的非污染產品，有持續增加在此技藝中，對於生產所需商品之更有效率的方法、以及可增強此方法之效能的組成物，仍有其需求。發明概述本發明的一種形態，是提供一種有效用於從水流中萃取出醋酸之改良的與水不相溶的溶劑，包括實質上純的高度分支二烷基（或二級）胺之異構物的混合物。此溶劑可在沒有共溶劑的存在下萃取出酸。在一較佳具體實例中，此溶劑為 Ad〇gen283®溶劑[WitC0 Corp.]的改良形式，其實質上地減少 /酉精與單烷基（或一級）骇的含量。在另一較佳具體實例中，溶劑更減少（也就是，實質上去除）三烧基（或三級）胺的含量。本發明的另一種形態，是提供一種處理包括酒精、單烷基胺、高度分支二烷基胺之異構物的混合物、以及三烷基胺的溶劑，以增進其醋酸萃取之能力的方法，包括從實質上都是酒精以及單烷基胺的溶劑中蒸餾。在另一具體實例中，此方法涉及使蒸餾過的溶劑進入第二次蒸餾，以實質上移除所有的三烷基胺。本發明的另一種形態，是提供一種有效用於從水流中，較佳地是低於10%的濃度，萃取出醋酸之新的與水不相溶的溶劑/共溶劑混合物，包括上述有效用於從水流萃取出醋酸之本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮頁

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I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A7 _ B7___ 五、發明說明（+ ) 改良的與水不相溶的溶劑，其包括實質上純的高度分支二烧基胺之異構物的混合物以及所選擇的共溶劑。在較佳具體實例中，共溶劑是低沸點之具有9到11個碳原子的碳氫化合物，此碳氫化合物與水及醋酸形成共沸混合物。本發明的另一種形態，是提供一種從水流中獲得醋酸之非發酵的方法，包括：以上述之改良的溶劑/共溶劑混合物與水流接觸；將醋酸從水相中萃取進入溶劑相；以及在不超過 160°C的溫度下，從含溶劑的混合物中蒸餾出醋酸。本發明的另一種形態，是提供一種從水流中獲得醋酸之非發酵的方法，包括：以上述之溶劑/共溶劑混合物與水流接觸；將醋酸從水相中萃取進入溶劑/共溶劑相；以及在不超過 160°C的溫度、在真空下，從含溶劑/共溶劑的混合物中蒸餾出醋酸。本發明的另一種形態，是提供一種用於醋酸生產之厭氧性微生物發酵的方法，此方法包括下列步驟：（a)在生物反應器中，在含有厭氧性醋酸生成菌的營養混合物中，發酵水流，水流是選擇自一氧化碳、一氧化碳和氫、氫和二氧化碳、以及一氧化碳、二氧化碳和氫所組成之族群中的氣體，藉此產生包括醋酸的培養液；（b)持續地從培養液中以上述之改良的溶劑/共溶劑混合物萃取出醋酸；（c)持續地從（b)的產物中，在不超過160°C的溫度下，蒸餾出醋酸，而與溶劑分離；以及（d)可視需要地將溶劑與培養液通過生物反應器而再循環。萃取與蒸餾的步驟進行時，不會實質上地將胺類降解為醯胺，因此增強了從培養液中回收醋酸的效率。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） =..------------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A7 ^~__— 五、發明說明（夂）本發明的另一種形態，是提供一種用以增強從發酵培養，回收醋酸的方法，此發酵培養液包括，含有一種或多種二氧，碳、二氧化碳和氫的水流、以及厭氧性醋酸生成菌、以及營養培養基。此方法包括：以包括上述之改良的二院基胺以及所遥擇之共溶劑的溶劑與水流接觸；持續地在溶劑混合物中萃取醋酸；以及在真空下以低於16(rc之蒸餾溫度，從溶劑混合物中將醋酸蒸餾出來，而不會實質上地將胺類降解為醯胺。本發明的另一種形態，是提供一種用以增強從水流之厭氧微生物發酵中回收醋酸的改良方法，此水流包括一氧化碳、一氧化碳和氫，一氧化碳、二氧化碳和氫，或二氧化碳和氫，其中，此方法包括下列步驟：以一種與水不相溶的溶劑與水 ML的發酵產物接觸；從水流中萃取發酵產物；以及從其中蒸餾出醋酸。此增進包括使用上述改良的溶劑/共溶劑混合物，並且在不超過16〇。〇的溫度下實行蒸餾步驟，而不會實質上地將胺類降解為醢胺。本發明的另一種形態，是提供一種用於生產醋酸之厭氧微生物發酵的方法（也就是，可萃取的發酵方法），其在萃取前’不須進行過濾或細胞分離就可完成。在一具體實例中，此方法涉及在發酵槽中，在足夠使細菌適應於溶劑的時間下，提供在營養混合物中的厭氧性醋酸生成菌、以及改良之與水不相溶的溶劑，包括實質上純的高度分支二烷基胺之異構物的混合物，以及所選擇的共溶劑。將包括一種或多種二氡化卜一5丨™.叫生4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1 . --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1240717 A7 ------------ 五、發明說明（6 ) 括細菌、營養培養基、醋酸、溶劑混合物以及水的發酵培養液。將含有細胞及溶劑混合物之發酵培養液引導至沈澱槽，其中，含有細菌及營養培養基的水相，從含有醋酸、溶劑及水之溶劑相中，沈澱至槽體底部而不需要過濾。在不超過16〇 °c的溫度下，持續蒸餾，以將醋酸從溶劑中移除。蒸餾的步驟不會實質上地將胺類降解為醯胺，因此增強了從培養液中回收醋酸的效率。本發明的另一種形態，是提供一種用於生產醋酸之厭氧微生物發酵的方法（也就是，直接接觸萃取的方法），其不需要過濾細菌細胞。此方法包括下列步驟：在生物反應器中，在含有厭氧性醋酸生成菌的營養混合物中，發酵水流，水流包括含有一種或多種一氧化碳、一氧化碳和氫的氣體，藉此產生包括醋酸、水以及細菌細胞的培養液；（b)將⑴培養液 (無需細胞分離）以及（ii)溶劑混合物引導進入習知的萃取裝置之中’例如，具有溶劑或水作為連續相的管柱，溶劑混合物包括有效用於從水流中萃取出醋酸之改良的與水不相溶的溶劑以及共溶劑，包括實質上純的高度分支二烷基（或二級）胺之異構物的混合物，其中，含有醋酸、溶劑以及水的溶劑相，與包括細菌及營養培養基的水相分開，而離開管柱；以及〇) 在不超過16CTC的溫度下，持續地從（b)的溶劑相中蒸餾出醋酸，而與溶劑分離。步驟(b)與（c)不會實質上地將胺類降解為酿胺’因此增加了從培養液中回收醋酸的效率。本發明的另一種形態，是提供一種用於生產醋酸之厭氧微生物發酵的方法，此方法包括在萃取之前，從發酵培養液 8 本紙張尺度_中格⑵Q χ挪公复） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------^--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 Ϊ240717 A7 五、發，兒明（7 ) " " | ‘ ； =矛夕除冷解的二氧化碳，以及可視需要地，移除溶解的硫化|丨I 虱^步驟。此方法的步驟可包括（a)在生物反應器中，在含有 j 厭氧性醋酸生成菌的營養混合物中，發酵氣體，此氣體包括^丨1 一種或多種的-氧化碳、二氧化碳和氫的氣體，藉此產生包I j 括酷酸以及溶解的—氧化碳之發酵培養液；（b)在萃取之前，| 從發酵培養液中移除二氧化碳；⑷在足夠使含有醋酸、溶冑| j 以及水的溶劑相形成的時間下，將培養液（13)與含有二烷基胺|丨ί 的/合劑接觸，較佳地是本發明之改良的溶劑/共溶劑混合物；| j 以及(d)持_從溶劑相中蒸餾出醋酸。二氧化碳/硫化氫的移除步驟可以用去除氣體的方式，藉由預熱培養液，或是藉由快i I 速降低發酵培養液之壓力而完成。丨1 本發明之其它形態以及優點，將更進一步地說明於以下丨丨其較佳具體實例的詳細說明。亨 ί 附圖之簡單說明 | 第1圖是繪出對於使用60%之改良溶劑（在共沸溶劑 ^

SX:18中的Ad〇gen283®LA)的醋酸回收方法，溶劑相_HAe) 参的濃度（公克/公升）相對於水相醋酸的濃度（公克/公升）之圖丨I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製示。實驗值以三角形表示；理論值以方形表示；萃取係數丨丨

以圓圈表示。、、^ I 第2圖是類似的圖示，除了溶劑混合物是在共溶 j 33%的改良溶劑之外。 θ ] 第3圖是有效用於生產醋酸之氣體的微生物發酵的示範 j 裝置的安裝示意圖，在萃取前先以改良之處理步驟將發=| 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 1240717 B7 五、發明說明（） ^目勺氧化^與硫化氫去除，並且僅使用兩個蒸餾管柱，輔：二實施例6。在生產過程中控制不同時期的溫度之 t疋以冷水凝結器、熱交換器或蒸氣標示在圖中。 y= k：^ 4圖疋§兒鴨胺形成速率與溫度的關係之圖示，根據 =方私式’其巾γ是16小時後醯胺的重量百分比濃 ^ *…疋在彳，、給物中，醋酸的重量百分比；以及k是醯胺生成速率常數。對於圖中所往記之點的方程式為in(k) = _ 項 + 27.4卜其中T是以開氏(Kelvin)為單位的絕對>皿度’參見’例如以下的實施例2。發明之詳細說明 # 本發明的組成物及方法是有關於從水相中（包括由發酵方^所形成的水相），得到醋酸的方法之增進。因此，在一具體實例中，增進了先前技藝的醋酸回收方法，並且藉由在萃取及蒸館方法中，制溶劑以增職稀釋的水流中的醋酸回收，此溶括高度分支二絲㈣混合物，較佳的是這個 :Μ與所選擇之共溶劑的混合物，在其中僅會發生有限的降解。在另—具體實例中’使用相同之改良的溶劑/共溶劑混合勿三可從氣體之微生物發酵方法中，增強醋酸的回收，其包括萃取/蒸餾的步驟。，由本發明提供的從f知之發酵方法中时醋酸的其它增進’疋涉及排除從含有醋酸之培養液中分離細菌細胞的需要，及/或藉由將細菌細胞與所選擇之溶劑/共溶劑混合物的直接接觸而取代使用昂貴的萃取器。 10 本纸張尺度適用中-國國家標準（CNS)A4規格⑵Q χ撕公^· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A7 ____B7_ 五、發明說明（J ) 從習知之發酵方法以及以下所說明的方法，對於回收醋酸之效率的其它增進，包括在萃取之前，從發酵培養液中移除溶解的二氧化碳，以及可視需要地，移除溶解的硫化氫。 A.改良的溶劑以及溶劑/共溶劑混合物本發明提供一種改良的溶劑以及一種溶劑/共溶劑混合物，對於從含有此酸的水相中萃取醋酸，顯示高度令人滿意的特性。此溶劑及溶劑混合物，是有效用於在非發酵方法中萃取醋酸，以及有效用於從發酵培養液（包括，厭氧性醋酸生成微生物、水溶液營養培養基、以及從氣體而來的能量與碳源）中的萃取及蒸餾。本發明所需的溶劑（改良之溶劑的簡寫）是定義為有效用於從水流中萃取出醋酸之與水不相溶的溶劑籲包括實質上純的高度分支二烷基胺之異構物的混合物。這樣的改良溶劑’ 較佳地具有大於10的分布係數(Kd)，更佳地是大於15。此溶劑可在沒有共溶劑的存在下萃取醋酸。名詞“實質上純的”是指溶劑包含大於50%體積的二烷基胺，並且具有儘可能小的單烷基胺百分比。更佳地，溶劑包含大於70%的二烷基胺。在另一較佳具體實例中，溶劑包含大於80%的二烷基胺。在另一更佳具體實例中，溶劑包含 80至100%之間的二烷基胺。這樣實質上純的混合物更包含在溶劑體積百分比0.01%至大約20%範圍之間的單烷基胺。更特別地，單烷基胺的含量可從少於1%至大約10%的範圍。在一些具體實例中，單烷基胺的百分比從大約5%至大約15 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ,r --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1240717 A7 ____B7__ 五、發明說明（〖〇 ) %的範圍。在本發明之其它具體實例中，溶劑包含少於5% 體積的單烷基胺，較佳地是少於1%。這樣的改良溶劑的另一具體實例，是一種具有少於最多50%體積之三烷基胺量的溶劑，較佳地是低到〇%的三烷基胺。在一些具體實例中，溶劑中三烷基胺的量是少於40%的體積。另一具體實例包含少於25%體積的三烷基胺。一較佳具體實例包含少於10%體積的三烷基胺，較佳地是少於5%體積的三烷基胺。另一較佳具體實例包含少於大約1%體積的三烷基胺。本發明的其它溶劑可視需要地包含儘可能少的酒精，令人滿意地是少於 25%的體積至大約0%。另一具體實例包含少於1〇%體積的酒精，令人滿意地是少於5%的體積，較佳地是少於1%體積的酒精。例如，一種令人滿意的改良溶劑包含大婷90%的高度分支二烷基胺之異構物的混合物，以及大約10%的三烷基胺。因此，有用的改良溶劑可包含少量的酒精、單烧基胺及三烧基胺，並且在本發明的方法中仍然能增加醋酸生產的效率。上述改良溶劑的具體實例可藉由改變市售的溶劑而製備，也就是移除酒精和單烷基胺，以製造用於上述本發明的方法之令人滿意的改良溶劑。市售的產品Adogen283®溶劑 (Witco公司）是一種二烷基胺，也就是二（十三烷基）胺或N-十三烷基小十三烷胺（CAS第5910-75-8號或第68513-50-8號）。基本上Adogen283®溶劑是一種複雜的異構物混合物，其可分類為單烷基、二烷基以及三烷基胺。未改良的AdoSen283⑧ 溶劑之平均分子量為395，且總胺值為144.0，並包含，例如’ 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A7 ______B7____五、發明說明（丨丨） 0.29%的酒精、5.78%的單烷基胺以及85.99%的二烷基胺。 Adogen283⑧溶劑的較高沸點胺類之質譜分析，顯示於以下的表I : 表I 胺類的分子式胺類的形式分子量莫耳百分比 (C13H27)2NH 二烷基 381 54 (c13h27)(c12h25)nh 二烷基 367 27 (C13H27)(C14H29)NH 二烧基 395 10 (c13h27)3n 三院基 563 5 (c13h27)2(c12h25)n 三烷基 549 4 雖然這個市售的Adogen283⑧溶劑被認屬是有效用的萃取溶劑，可從水相中萃取稀釋的醋酸，直到未發明，此技藝了解到當蒸餾Adogen283⑧溶劑時，它會實質上地降解，也就是，胺類與醋酸在蒸餾的條件下反應超過3小時，大約有 40%會轉換為不需要的醯胺[J_ W. Althouse及L. L. Tazlarides，L Indus, Eng. Chem. Res.. 31:1971-1981 (1992)]，因此，使其對於涉及蒸餾的醋酸回收方法是不需要的。根據以上的報導，在 Adogen283®溶劑中的酒精，也會在蒸餾的溫度下與醋酸反應形成酯類。此外，Adogen283⑧溶劑或其改良品，即使是與共溶劑結合，也因為會形成不需要的醯胺，在先前已被排除於涉及蒸餾的方法之外。[N· L. Ricker 等人，J. Separation Technol·· 1: 36-41 (1979)] 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（21〇 X 297公爱） r --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A7 五、發明說明（) 因此，本發明的主高分布係數之溶劑的方法心疋由發明人確定用於改良具有 Kd大於或等於5，較例如，Ad〇gen283®溶劑（也就是，的性質。本發明的另1種到2G之間），以排除不需要的結合，以製造用於步及改良溶劑與所選擇之共溶劑 Θ Ί 1 — 、V瘵餾的醋酸回收方法之適合的溶劑混合物。為了實皙卜梦队4^ Λ, ^私除或減少酒精和單烷基胺的百分比，

Adogen283®溶劑的增谁* ^ ^ ^ _ A 70成如下。蒸餾市售的溶劑，較佳地疋在塗有溥膜的蒸發琴中 am m ^ 將瘵餾的溶劑以酸清洗步驟處理。酸清洗的步驟在周圍溫庠 ί 本国，嚴度下元成，較佳地是使用酸鹼值（pH) ;之釋的有機酸。一種示範的酸是稀釋的醋酸(大約1-^克/公升，較佳地是小於3〇公克/公升，更佳地是小於3 a /a升）此I-般以稀釋的酸對溶劑的比例至少為I:! 的時候使用。較佳的比例是酸對溶劑大約5: ι•這兩個步驟，蒸㈣及酸清洗，移除低_的有機物質歧單絲胺。較佳的低/弗點是才曰在7〇陶爾加⑺時，低於大約⑴。[，較佳地是低於大約1〇〇。匚。在特別貫施例中，以56.4公克的Adogen283®溶劑/小 '時的輸入速率、在l64.3t的溫度、69 9陶爾的壓力下，在實驗至之塗有薄膜的瘵發器實行蒸餾。藉由此方法，分離酒精以及單絲胺並且在蒸辭㈣上方移除，留下結果所得的改良/谷劑，其包含打异在蒸餾管柱的下方移除之高度分支二烷基胺與三烷基胺的混合物。這個改良溶劑稱為改良溶劑Α。改良溶劑A的特點是包含0·02%的低沸點有機物質、〇16 %的單烷基胺、90.78%的二烷基胺以及9.04%的三烷基胺 14 本紙張尺I適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵0 χ 2ϋγ 事頁訂 # 1240717 A7 ___B7__ 五、發明說明（ι3 ) 表Π提供組成未改良之Adogen283⑧溶劑、改良溶劑A、及以上述方法的結果而移除的餾份之餾份比較（以百分比為單位）：

表II 梅份未改良之 Adogen283® 溶劑改良溶劑A 移除之蒸餹液低沸點的有機物質 0.29% 0.02% 3.06% 單烷基胺 5.78% 0.16% 53.36% 二烷基胺 85.99% 90.78% 43.59% 三烧基胺 7.95% 9.04% 〇% 總重量 218.91公克 195.96公克 22.95公克更佳的改良溶劑A具有大約10或更高的萃取係數，並且在其它成份之間包含高度分支二烷基胺之異構物的混合物，改良而實質上減少其酒精含量以及單烷基胺的量。改良溶劑A是出色的的醋酸濃縮溶劑，特別是對於本發明之方法的使用。改良溶劑的萃取係數隨著醋酸濃度的降低而增加。接著，可進一步純化改良溶劑A，以提供其它令人滿意的改良溶劑，稱為改良溶劑B。在與上述相同的條件下，將改良溶劑A引導進入另一蒸餾管柱中。這個蒸餾能夠使在改良溶劑A中的二烷基胺被蒸餾出來，並且在蒸餾管柱的上方 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------1T--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A7 _____B7__ 五、發明說明（# ) 移除，同時三烷基胺在管柱底部移除，而產生改良溶劑B。改良溶劑B的特性是具有稍佳的萃取係數（大於1〇)，並且當與所選擇的共溶劑結合時，在本發明的方法中甚至有較佳的效能。根據在此處關於市售Adogen283®溶劑之改良、以及改良溶劑A與B的揭露，預期包含高度分支二烷基胺之異構物的混合物、與一些三烷基胺、伴隨單烷基胺、酒精以及其它成份的其它習知溶劑（例如Amberlite LA-2，分子量等於375 [Rohm & Haas]、以及在 H· Reisinger 及 C. J. King，Ind. Eng. Chern, Res.，M : 845-852(1995)中提到的其它溶劑），可相似地處理，以實質上移除酒精、單烷基胺、以及三烷基胺（當需要時），如同此處所描述的而製造適合的改良溶劑，以用於涉及從水相中萃取及蒸餾出酸之方法的使用。熟悉於此技藝者無需過度的實驗，便可容易地的將此指示應用至這樣的其它溶劑。本發明的另一種形態涉及本發明之改良溶劑與所選擇之共溶劑的混合物，此混合物對於用作回收醋酸之萃取與蒸餾方法中的使用，也具有較佳的特性。可選擇各種不同的非酒精共溶劑，與以上所確定的改良溶劑、以及與市售的 Adogen283®溶劑混合。因為使用Adogen283®溶劑以及其改良品而可能具有的高分布係數，所以可在這些混合物中使用各種不同的共溶劑。共溶劑只會以在此混合物中所使用之共溶劑的顧份之比例而降低Kd。例如，50%的Adogen283®溶劑或其改良品，以及50%的任何種類之共溶劑的混合物，其 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ··. r --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1240717 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（/了）

Kd是純Adogen283®溶劑的一半。此現象在其它以胺類為基礎的溶劑中也疋事貫’例如，Aiatnine336®溶劑、Adogen381® 溶劑、Adogen260⑧溶劑等，因為這些純溶劑的心值非常低到3) ’所以用共溶劑稀釋會導致不經濟的低心值（〇.5到h5 或更低）。在使用其匕/谷劑時，例如，市售的Alamine336⑧溶劑、Adogen381⑧溶劑等，必須小心地選擇共溶劑以增加分布係數。雖然Kd取決於發酵槽中酸的濃度（正常大約3到6公克/ 公升），但溶劑混合物之所需的Kd令人滿意地是在大約i到2〇之間。對於濃度大約為4.5-5.5公克/公升的酸，溶劑混合物的Kd令人滿意地是在大約8到u之間。溶劑混合物的另一個Kd是大約6到20。但是，其它的係數值也可使用於本發明的實施上。溶劑/共溶劑混合物必須與水不相溶，並且可在降低的溫度下容易地與水分離。所選擇之共溶劑必須具有比市售溶劑或上述之改良/谷劑低的彿點。例如，較佳的共溶劑在125 °c 至250 C之間沸騰。更佳地，共溶劑在大約15〇。〇至2〇〇它之間沸騰。在一具體貫例中，共溶劑在大約165。〇沸騰。在選擇共溶劑時必須避免酒精，因為酒精會跟醋酸反應而形成酯類，並引起乳化作用。所選擇之共溶劑可增進物理性質，例如，混合物的黏稠度，並且也有助於降低溶劑的沸點。可由熟悉此技藝者選擇適當的共溶劑，進一步考慮低毒性的共溶劑對任何水的/谷解度疋必需的，並且會回到發酵槽中，共溶劑將會在此與細囷接觸。顯然地，所選擇的共溶劑必須能被 Γ --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 17

1240717 五、發明說明（u ) 細菌所容忍。對於用在本發明之溶劑混合物之較佳的 -式時會與相及醋酸形成⑽混合物（也就並且如同單-物質般表現的混合物）的共溶劑。共沸的 4劑增強至少-種成份（例如，水）的揮發性。K〜物 2形成允許共溶劑與水/醋酸，如同蒸汽般—起向、上:口本上如同單-物質般），並且在蒸顧管柱的上方移開凝結的時候，共溶劑與醋酸/水分開。在以下所說明之^方飞，中，允許將共溶劑倒出，並且回到第_蒸館管柱中。醋酸 /、水（以及-些剩餘的共溶劑）可接著進人第二蒸餾於醋酸的回收。共沸之共溶劑的主要優點個蒸餾管柱中回收，而不是非丘、弗 …a s夂在兩管柱。 ^疋非^弗之共浴劑所需的三個蒸餾一些共溶劑顯現出所需要的特性，包括與醋酸形成共彿此合=的低_碳氫化合物共溶劑。符合這個說明之特別令人滿意的共溶劑，包括烧烴，特別是在⑺至㈤範圍内的烧煙。在這樣有用的共溶劑中，是正壬燒、正魏、正十一 =乙_及 Orf〇r_ SX_18TM溶劑(Phillips Mining 公⑺也就疋C-9至CM1異烧烴的混合物。有效用於與本發明之泛良溶劑混合的其它的共溶劑，包括那些非酒精溶劑，立它歹於表3，Althouse (1992)，帛1976 f，此資料是以上所引月的，並在此處納入為參考文獻。這樣的共溶劑，當與上述之改良的二烧基胺溶劑混名時’可降低溶劑系統的彿點，特別是當溶劑系統在真空下秦經濟部智慧財產局員工消費合作社印制 1240717 A7 B7 五、發明說明（J ) ，時。降低的沸騰溫度也防止或限制從二院基胺形成酿胺。 =樣的溶劑/共沸共溶劑的混合物允許在兩個蒸餾管柱中進行旦谭Y驟 1而s ’在溶劑/共溶劑混合物中之改良溶劑的 :’可在混合物中佔大約10%到大約90%的體積。令人滿意，本發明之改良的、含有二烧基胺之溶劑的量在溶劑/共溶劑=合物中’佔大約3G%至大約7G%之間的體積。在較佳具體貫例中’改良的溶劑在混合物中，以大約60%的體積存在。對於形成本發明之改良的溶劑/共溶劑混合物，至少10%的共溶劑是必需的。共溶劑的量可從大約10%至大約90%的範圍，更令人滿意的是從體積的30%至70%。在較佳具體實例中，改良的溶劑在混合物中，以大約4G%的體積存在。因此，本發明之-種較佳且示範的溶劑/共溶劑混合物包括，嶋的改良洛劑A以及40%的Qrf〇m⑧sxig溶劑。預期熟悉於此技藝者可依任何特殊蒸㈣置或方法之所需’而調整改良溶劑與共溶劑的百分比。為了製備所需的混合物而調整改良溶劑對共溶劑的比例，將基於_些因素，例如，改良溶劑與共溶劑的特性與内容、它們的相對分布係數、黏稠度、以及實際上需要考慮的事，例如，加熱的有效性、設備的大小、和兩個溶劑成份的相對成本。例如，最好的萃取係數顯現與高的㈣含量有關，其增加溶㈣統的花費。因此，對於-些使用，高的花費會影響改良溶劑/共溶劑之所需：比例。其黏稠度以及沸點也限制混合物中之改良溶劑的較高值，而兩者都會隨共溶劑而降低。士貫施例SX-18共〉谷劑成比例地降低改良溶劑混合 19 本紙張尺度中目0家標準（CNi)A4規格（21_^7^ -L --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（J) 物的分布係數(例如’在SX_18溶劑中之5G%的改良溶劑A 的分度係數是⑽％改良溶劑a的—半），但是因為較低的黏稠度與增加的回收能力（由於共溶劑的存在），使得操作比較容易。共溶劑SX-18在大約16〇至16n：彿騰，並且因此也降低混合物的沸點’藉此減少醯胺的形成。預期熟悉於此技藝者具有平衡這些因素的能力，以製備任何所需之改良溶劑與共溶劑的混合物。本發明之改良的溶劑/共溶劑混合物之令人滿意的特性，使它們適合用於醋酸的萃取與蒸德。對於萃取，本發明的溶劑混合，之令人滿意的特性，包括高的萃取係數(也就是大約 3或更高，較佳地大約是1〇或更高）、與水不相溶性、良好的水/溶劑分離、對細g培養的低纽、與水_稠度與密度有明顯的不同、以及對於醋酸比對於其它發酵產物（如乙醇、鹽類及水），有更好的選擇性。對於蒸餘，本發明的溶劑以及溶劑混合物之令人滿意的特性，包括，例如在醋酸(也就是， U8C)與共溶劑（也就是，165ι)之間，有明顯的沸點差異。吳些差異也有效用於本發明之方法的效能，因為在這些成份之間的彿點差異越大，蒸鶴管柱就可以越小，導致在醋酸回收的方法中，效率以及成本的增進。顯著地，使用本發明之改良的溶劑/共溶劑混合物，只涉及由於熱或反應性降解（例如，氧化作用）之可忽略的溶劑損失。參見，例如第4圖與實施例2。溶劑與共溶劑的特性是對醋酸、培養基成份、生物物質、和其它在水相中或培養液之未知物的反應很有限，以及在水中的低混溶性。令人滿音 20 本紙張尺度適用（CNs)A4規格⑵〇_ 297公釐） 1240717 五發明說明（ B7 也本务明之使用溶劑/共溶劑的方法減少、或實任何醋酸以及溶劑/共、、上也排除的傾向，不需要的(例如’醯胺) 以及物可從涉及在本發明之新的改良溶劑合剑此3物中的胺類之反應而形成。識，mr明書之指示，以及關於以上因素之可獲得的知、曰人心於此技藝者能容易地改良本發明之溶劑/共溶劑曰進相信疋包含在附加的申請專利範圍的範命之内。 B·使用新的溶#丨/共溶贱合物於播酸的回收本發明的方法使用上述改良的溶劑/共溶劑混合物，以及特別的製程步驟，㈣免不必要之__成。在非發酵的方法或微生物發酵的方法中，使用改良的溶劑/共溶劑混合物，允許從水相中之改良的醋酸回收。因此根據本發明的一具體實例，用以從水相中獲得醋酉夂的非酵方法’可使用上述改良的溶劑/共溶劑混合物。這樣的方法持續地以包括改良之二絲胺溶劑/共㈣混合物的㈣混合物與水相接觸，以作為第—步驟，使得醋酸從水相萃取進入溶劑相中。此步驟可使用習知的萃取裝置，例如，管柱、混合及沈Μ槽、以及為了萃取而設計並對於此技藝是已知的相似裝置。此外，萃取條件也可藉由憑藉在此技藝中的指示而最適化。萃取的溫度令人滿意地是周圍溫度，也就是大約20°C到大約80°C。在大約8(rc，任何二氧化碳基本上從溶劑中全部釋放出來，但萃取仍然有效率。

^紙張尺心用t關家辟（cNS)A4規格⑵G 頁訂 # 21 五、發明說明) 之後，醋酸在可減少溶射之胺類轉變為醯胺的基儲溫 :下，從溶劑相中蒸館出來。在此處所使用的蒸㈣度意指吕主底部的溫度。根據本發日月，錢溫度可從大約到大約16G°C的範圍’以減少醯胺的形成。最顯著的是，本發明的方法需要蒸餾溫度低於130t，以限制醯胺的形成，“ 時允許醋酸的回收。在較佳具體實例中，蒸餾步驟在無氧真空下實行，其也適合降低溫度以使得酸胺的形成、以及溶劑或溶劑/共溶劑混口物的乳化降解減至最小。真空愈高（也就是，降低絕對壓力），溫度愈低，醯胺的形成以及氧化的降解愈少。令人滿意地，低於10 psia (石旁/平方英忖）的真空是此步驟所需要的。較佳地，對於蒸儲步驟，真空是選擇自大約〇1响到之間。更佳地’ 4 psia或低於4 psia的真空是有效用於此蒸餾步驟，以增強醋酸的回收。與先前技藝的方法比使用本發明之改良㈣/共沸共溶航合物㈣_個優點，是使用兩個蒸餾管柱以增強從水相中回收醋酸的效率。 —在本發明的方法中，控制蒸餾溫度以限制溶劑之降解，可藉由與一些因素的結合而完成，例如，共溶劑的選擇、溶劑對共溶劑的比例、以及蒸鶴步驟的真空條件。依據本說明書所給予的指示，熟悉於此技藝者可選擇適當的因素組合，以控制所需要的蒸魅度。例如，根據本發明，熟悉於^技藝者可容易地將蒸鶴步驟的温度以及真空條件，調整於上述的範圍内，以達到所需的醋酸回收效率，同時，將醯胺的形成以及溶劑的氧化降解減至最低。這樣的增進是包含於附加 1240717 A7 B7 五、發明說明) 由發明者發現的菌株，即峻達立梭菌（c. //⑽如aWO，菌株 PETC ATCC 49587、菌株 0-52 ATCC 55989、菌株 ER12 ATCC 55380、以及菌株C-01 ATCC 55988及其混合物。這些醋酸生成菌一般都可由寄存機構所獲得，例如，美國標準菌種中心（ATCC) 10801，University Boulevard，Manassas，VA 20110- 2209)、或從其它的商業或教育研究機構獲得。由發明者發現之以上所鑑定的微生物，是根據用於專利目的之微生物寄存的布達佩斯條約而寄存，並且這樣的寄存物遵從其所有的要求。營養物持續地供給進入發酵槽中。有效用於這樣的發酵培養液之營養培養基是習知的，並且包括對這樣的醋酸生成菌之成長是必需的營養物。用於在大氣壓力下醋酸生成菌之生長的示範營養培養基組成（培養基A加培養基B)，其以硫化物為基礎，說明於下列的表in中。然而，可依不同濃度的成份使用許多不同的營養培養基配方。熟悉於此技藝者可容易地配製其它適合的營養培養基，以用於在此所說明的方法。表III的配方只是一種適合的配方。 --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

表III培養基A 成份多公升水中的含量 Mg(CH3COO)2 · 4H2〇 0.1452公克 Ca(CH3COO)2 · H2〇 0.00677 公克 CH3COOK 0.5574公克氮基三醋酸 0.0141公克 24 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製厂每公升水中的含I .~—-----------

1240717 Α7

培養基Β 成份 (NH4)2HPO, ΝΗ,ΟΗ

Na2S · 9Η20

NaMoO. · 2Η,0 丨Na2W04 · 2H20 用於發酵之營養物以及其它條件的選擇’可藉由熟悉於此技藝者憑藉現有的知識而容易地達成，並取決於各種因素，例如，所使用的微生物、設備的大小與形式、所使用的槽體 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------I----訂--------- {請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} 1240717 A7

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1240717 A7 B7 五、發明說明（q ) 2的需要。除了減少方法的複雜性之外，本發明也減少資本，實订生產sf酸之方法所需之設備的操作以及保養成本，以及獲得產品的時間。因此，本發明之“萃取的發酵，，方法，提供用於生產醋酸之厭氧微生物發酵方法，其為以上所說明之方法的增進。作為第一步，在對於細菌之生長是需要之適合的營養液混合物中，包含厭氧醋酸生成菌的生物反應器或發酵槽，在大約 37°C以及至少大約！大氣壓下（也就是，14·7，與上述之改良溶劑/共溶劑混合物，在足夠使細菌適應於溶劑中的時間了接觸，也就是，讓細菌生長在有溶劑存在的環境下卜厭氧菌可以是單一菌株或包含兩種或多種醋酸生成菌之菌株的混合培養；以上在B部份所列的菌株也可用於本發明的增進。因為卉多/谷劑對細菌生長具有毒性，本發明涉及細菌與溶劑間之直接接觸的形態，反應出細菌對於溶劑混合物的適應，這是藉由在一段時間内逐漸增加細菌與溶劑混合物之間的接觸而獲得。之後，將包括營養來源的溶液、以及包含各種一氧化碳、或二氧化碳或氫之混合物的氣體引導進入發酵槽中。因此，在一具體實例中，氣體包含一氧化碳。在另一具體實例中，氣體包含二氧化碳和氫。在另一具體實例中，氣體包含二氧化石反、一氧化碳和氫。在另一具體實例中，氣體包含一氧化碳和氫。如同以上，這些氣體可從工業廢氣中獲得。根據此步驟，形成包含醋酸、溶劑、細菌細胞與水（及其它成份）的發酵培養液。 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(21G x 297公髮） 1240717 A7 B7 五、發明說明) 營養物持續輪人發酵射。用於發酵之特殊營養物、培 ίί去ΐί它溫度與壓力之條件等的選擇，可藉由熟悉於: 技藝者憑错本發明所給予的指示而容易地達成，並且取決於各種因素，例如，所使用的微生物、設備的大小與形式、使用的槽體與管柱、氣體或能量來_組成物、氣體停留的時間、以及液體停留於發酵槽的時間等。熟悉於此技藝者可容易地平衡與調整這些參數，而且不被認為是本發明的限制。頁當發酵開始時，釋放出包含惰性氣體和不反應之基質氣體的排放氣。在發酵培養液内，溶劑的存在持續地將醋酸以及少量的水，從水相中之較重的細8及營養培養基和其它較重的物質中’分離進人較輕的溶劑相中。無細胞水流與溶劑的混合液持續地移除到沈澱槽中，在此簡單地藉由重力的操作，將較輕的溶劑相從較重的溶液相中倒出。沒有使用其它的固恶-液態分離方法。較重的水相循環至生物反應器/發酵槽中，而包括溶劑、少量的水和醋酸溶液之較輕的溶劑相，

S 則引導進入第一蒸館管柱中。如同以上所說明，將此溶液加熱至用於回收醋酸的溫度，而此溫度使溶劑中之胺類變成醯胺的轉變減至最低。較佳地，瘵餾步驟的溫度不要超過大約16〇它，更佳地為13〇它，以防止醯胺的形成。本發明的關鍵優點為，蒸餾步驟的進行不會貫質上地將溶劑的胺類降解成醯胺，因此增強醋酸生產的效率。當本發明的溶劑/共溶劑混合物使用共沸的共溶劑時，在此方法中所使用的蒸餾管柱會更有效率的運作。共沸混合物 30 本紙張尺度適时國國家標準（CNS)A4規格⑵Q χ挪公髮）

1240717 五、發明說明（4) 、乂成允在蒸I留步驟期間，共溶劑和酸/水一起向上移動（基本上如同單一物質般），並且在蒸餾管柱的上方移開。在液體勺升y式中共/谷劑與醋酸/水分離。一旦分離，共溶劑可以再次引導進入蒸餾管柱中。接著醋酸與水（以及一些殘留的共溶角1 )通過第一瘵I留管柱，在此共溶劑再次與水和酸形成共沸混口物，並且3種成份如同蒸汽湧出管柱的頂端。蒸汽凝結，並且大部份的液體回流。因為凝結的液體包含少量的共溶劑，所以少部份的液體持續地回到溶劑蒸顧管柱中。絲醋酸在第一理論階段上就被取出。 —本方法之較佳具體實例涉及在以上所說明之無氧真空下實饤洛鶴步驟，其也適合降低溫度且避免溶劑或溶劑/丘溶劑混合物的氧化降解。真空愈高（也就是，降低絕對壓力、），溫度愈低，並且醯胺的形成以及氧化的降解愈少。令人滿意地是低於lOpsia的真空，令人滿意地是在大約〇1 _到之間，更佳地，4 psia或低於4 psia的真空是有效用於此菜鶴步驟，以進-步降低溶劑/酸/水之混合物的沸點，進一步減少醯胺的形成並增強醋酸的回收。與先前技藝的方法比較之下，使用本發明之改良溶劑/共沸共溶劑混合物的另〆一個優點，是使用兩個蒸顧管柱以達成從水相中之增強的醋酸回收效率。在本發明的方法中，控制蒸飽溫度以限制溶劑之降解，可藉由與—些因素的結合而完成，例如，共溶劑的選擇、溶劑對共溶劑的比例、以及蒸顧步驟的真空條件。依據本說明書所給予的指示’熟悉於此技#者可選擇適當的因素組合， 31 本紙張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格⑵Q χ挪公着γ ----------------訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局消費合作社印 % 五、發明說明) 广制所需要的蒸餾溫度。例如，根據本發明，' 藝者可容易地將蒸館步驟的溫度以及直 =於此技的範圍内，以達到所需的醋酸回收效率：’调整於上述成以及溶劑的氧化降解減至最低。這的申請專利範圍之内。疋匕3於附加 —在本發明之另—個“直接接觸萃取，，的方過濾或離心將細胞物質從醋酸與水，：將包含細胞的整個發酵培養液直接引導至萃取器中：置中，是赠劑相或水相作為連續相时柱。料劑相或溶液相培養的入口及出口。包括有細菌 2的㈣培養液向下流經充滿溶劑的管柱，並且溶劑向上 =動’與培養液是相反的流向。也可用充滿水的管柱進行相的机動。這些管柱的不同是取決於裝填於管柱之形式及大小办另外，可使用其它的萃取裝置，像是混合槽與沈;殿槽， π成相同的任務’並且可以容易地藉由熟悉純藝者而選擇’無需過多的實驗以完成此處所指示的這個步驟。 4溶劑的存在持續地將醋酸以及少量的水從水相巾，包含細菌及營養培養基、醋酸鹽類、少量的醋酸、和其它較重的物質之較重的相中，分離進入“溶劑相，，中。持續地將包含醋酸和少量的水的溶劑相移除，並通過第—㈣管柱，接堯匕同上述之具體實例進一步地蒸館。包含有細胞物質的水本，卒取器的底部流出。因為水相與溶劑相實質上不相混溶的，匕們自然地，也受助於重力的操作而沿著管柱分開。沒有偵用其匕的固態_液態分離方法。較重的水相循環進入生物反應 1240717 A7

χ24〇7ι7 Α7 Β7 五、發明說明) ^人^ 〇·01公克/公升的硫化氫。在萃取期間，藉由溶劑，類its化氫連同醋酸一起被移除。對於使用習知的胺劑的使用而言二 =本發明中所說明之十取進人洛劑的任何東西會降低溶劑對酸的裝載能力。 :發酵培養液中的二氧化碳濃度與發酵培養液中的醋酸濃直一克A升）相似，對於裝載於溶劑的醋酸，這表示一個頁劑Sit。因此、，存在於發酵培養液的二氧化碳會限制溶顯-^酸的裝載潛能。硫化氫並不S對於醋酸裝載的一個 ^的威脅’因為它的濃度低，但是硫化氫的硫離子是培養營養物。從發酵槽中移除在發酵培養液中的硫，也會酵&中細菌對於硫的獲得。雖然來自反應器中的排放二目為硫是作為營養物。相似地，既然二氧化培養液中的移除會減少氨氣的利勺用。在生產壯中，它在發酵碳，^作==由在萃取前從發酵培養液中移除二氧化體微生物發酵的改良方法。—個可視需要的，但令I滿= 步驟涉及在卒取之前，從發酵培養液中移除硫化氫。較佳地，一乳化碳與硫化氫兩者皆從發酵培養液中移除，並且可視需要地送回到發酵槽中。 I且J祝而 _ in—具體㈣涉及將發酵培養液（其可能由細菌細胞、醋酸、營養培養基、鹽類和其它來自發酵成分所組成） ___ 34 本紙張尺度適¥中關緒? 1240717 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（3¾ ) 或無細胞水流（其已先過濾或離心，而移除大部份的細菌細胞，及其它較重的物質），與缺乏二氧化碳、較佳地是缺乏硫化氳的“清除”氣體接觸。這個清除的氣體可包含括，但並不限於，氮氣、氦氣、氬氣、甲烷或原始稀釋氣體，如果它含有少量到不含有二氧化碳，較佳地是不含有硫化氫。基本上任何不反應的氣體或不反應之氣體的混合物是有效用於此内容。將清除的氣體（例如，N2)㈣進人_開發酵槽的發酵培養液或無細胞水流，使溶解在液體相中以及溶解在氣體相中的C〇2(或HJ)之間的平衡逆轉，並從液體相清除此氣體。與清除氣體接觸之較佳的方法是在一個相反流向的清除管柱中。就如同在溶解於離開發酵槽之發酵液體的C〇2 (或氣體之間的所存在的平衡，也在進人相反流向之管柱的培養液或無細胞水流與從那裡離開的氣體之間建立平衡。當清除氣體與展載co2的發酵培養液或無細胞水流互相接觸時，清除氣體（例如，⑹與水中C〇2之間的平衡持續地更新。管柱中的裝填物確保液體與清除的氣體之間良好的表面積。雖然在相反流向之管柱的底部離開的液體已具有其顯著条低的c〇2 i進入的新鮮氮氣清除氣體具有達到與水中 2叫平衡的完全能力。#氮氣最後離開清除管柱的上方時，它已充滿Co,(及叩）。可清洗裝載c〇2 (或明的氮氣以移除C〇2與即或將C〇2與啦再循環到發酵槽中。“清除的” 或清洗的發酵培養液或無細胞水流，接著進人醋酸生產方法的下-個步驟’例如’在上述之直接萃取方法中，使用溶劑的萃取或與溶劑的接觸，以及蒸鶴。參見，例如，第3 _ 35

--------tT----- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 本紙張尺度翻中國國家鮮（CNS)A4規格（210 297公釐） 1240717 A7 五經濟部智慧財產局員工消費合作社印製發明說明子）示意圖以及實施例6A。藉由改變雜二氧化韻方法，岐供本發明之這個形 ΐ導:入：體貫例。如同實施例6C的例子，此方法涉及在卒取μ進人溶解㈣柱前，使⑽料液（ :由、細囷細胞、醋酸、營養培養基、鹽類和其它來自發酵的二成:編田胞水流(其已先過據或離心，而移除大部刀的_細胞以及其它較重的物質）受到快速降低的墨力。例 ^低L酵Γ4液或無細胞水流的壓力可從6大氣壓（或更高） =較低的壓力’例如，丨大氣壓，其導致培養液或無細) 的二氧化碳接近它的平衡濃度。較佳地，這個壓力 & =在發料養液或無細胞水祕開發酵槽之後才發酵槽^是在—個分離的容器中。C02較佳地再循環回到發，除❸發酵培養液或無細胞水流接著進入醋酸生 /白、下一個步驟，例如，在上述之直接萃取方法中，使劑的萃取或與溶劑的接觸，以及聽。參見，例如實^ 氧蝴m卿明之這個形 &夕二二豆貝列。如同實施例6D的例子，此方涉及在萃 r酵槽中移除發酵培養液(其可能由細菌細胞、醋於匕、〜立1基、鹽類和其它來自發酵的成分所組成）或無細或離心’而移除大部份的細菌細胞以及其 ,f ^ 將^養液或無細胞水流加熱至大約80°C 溫度°高溫導致培養液或無細胞核"二氧化碳頁秦 I---- 36 1 本紙張尺度適用中國國 1240717 A7 !

I 五、發明說明Gr) 接近其平衡濃度。較佳 — 與邮再循環到發酵槽中。错由各種常用的工程方法，將c〇2 清除的”發酵土立|、六產方法的下一個步驟:::，細胞水流，接著進入醋酸生用溶劑的萃取或與溶劑的妾觸在上述之直接萃取方法中’使例60。此方法之增以及蒸館。參見，例如實施加溫的殺死作用，所^唯、Γ缺點是在萃取後’由於在細菌上發酵槽中，並且必彡技棄錢培養液的成分不能再循環回到—預nt於此技藝者不脫離本發明的範紅外，在清除 ;=可視需要地清除硫化氫的情況下，可容易地改、了，知例A明本發明之各種形態，並非用以限制本發明，其範嘴包含於附加的申請專利範圍之内。使用本的共溶劑混合物，產愈水流中回收醋酿 X. 60%的改良溶劑A與4〇%的〇rf〇rm^ sx_i8共溶劑用於從各種水流氣流中生產醋酸的I置與方法，詳細說明於已發表的國際專利申請案第PCT w⑽/〇〇558號，在此處納入為參考文獻。在那裡所說明的方法是根據本發明的一種形態而改良，說明如下：將包含45%的一氧化碳、45%的氫以及1〇%的二氧化碳之氣體引導進入一個持續攪拌的發酵槽，其包含峻達立梭鹵（C· /y·而客也妨/)囷株ERI2以及適合的營養培養基。將來自印 37 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - . --------^---------___ 1240717 消 A7 五、發明說明) 具有細胞回收（也就是使用中空纖維膜的細胞分離）之發酵槽的液體產物，其包含5公克/公升的游離醋酸以及5公克升的醋酸鹽，pH 4.75 (也就是，無細胞水流），送入多階段相反流向的萃取管柱。在萃取管桎中，無細胞水流與本發明之包含60%改良溶劑A與40%〇rform⑧sx_18共溶劑的溶劑/ 共溶劑混合物’在37°C的溫度下接觸，並且使用〇〇9(v/v)之溶劑對供應物的比例。離開萃取器的溶劑包含％公克/公升的醋酸，並且水流（其被送回發酵槽中，以作為再循環）包含5 公克/公升的醋酸鹽以及0.5公克/公升的醋酸。將包含改良溶劑/共溶劑和醋酸的溶劑送至含有第一 ‘‘溶劑”管柱、蓄電池以及第二“酸’，f柱的蒸餾系統中。在操作第-蒸餾管柱中，低沸點的共溶劑與〇3缝壓之溫和真空的結合’使管柱溫度變得最小，並且使酸、水和共溶劑在來自改良溶劑A和-些共溶劑的上方產物分離，而酸、水和共溶劑是留在此管柱的底部。底部的溫度藉由真空操作㈣持在最大13Gt的溫度。將在管柱底部的改良溶劑與共溶劑送回到萃取器中，以作為再循環。管柱上方的混合物（也就是，水、醋酸、以及-些共溶劑）在管柱的上方分離，接著冷卻使共溶劑凝結並與水/酸分離。藉由從水/酸移除大部分的共溶劑，在水/酸中較低的丘溶劑濃度是低於共沸混合物。將這個混合物，其包含醋酸和水以及少量的共溶劑，送到第二“酸”蒸鮮柱中。在這個第二蒸健管柱中，水和共溶劑與_些酸從管柱上方出來，並且醋酸到溫度為U8°c的管柱底部。部分的水/酸相回流至管 (_____ 38 本紙張尺度適用中_冢標準（cns)A4規 I --------tl--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1240717 A7 B7 五、發明說明) 柱，並且將剩下的水/酸相以及共溶劑再循環回到萃取。冰醋酸在接近管柱的底端移除，以作為產物，並且將上方產物送回到此方法，以作為再循環。 30%的 Adogen283® LA (Witco)溶劑與 70%的 sx_i8 共溶劑根據本發明所導引之發酵方法的另一實施例，在A部分所說明的液體產物（其包含5公克/公升游離酸及1〇公克/公升醋酸鹽，pH 5.0)，與包含 30% 之 Adogen283® LA 溶劑（Witco) 以及70%之SX-18共溶劑的溶劑混合物，在多階段萃取器中接觸。使用0.09之溶劑對供應物的比例。離開萃取器的溶劑包含25公克/公升的醋酸，並且水流包含1〇公克/公升的醋酸鹽以及2.75公克/公升的醋酸。因此，酸的分布係數藉由以額外的SX-18共溶劑的稀釋而降低。之後藉由蒸错回收產品的方法與上述的方法相同。 C. 30%的改良溶劑A及70%的癸烷共溶劑相似於B部分的萃取，以在共溶劑（癸烷）中之30%的改良溶劑A中進行。分布係數仍然與B部分相同，並且藉由蒸餾回收產品的方法也相同。 Ώ· 60%的 Adogen283® LA (Witco)溶劑與 40%的正十二烧共溶劑 A部分的萃取，以在正十二烷共溶劑中之60 %的 Adogen283⑧LA (Witco)溶劑中進行。萃取方法仍然與b部分相同，在溶劑中產生50公克/公升的酸，在水相中產生1〇公克/公升的醋酸鹽與〇·5公克/公升的醋酸。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁)

奢 n ϋ ϋ I n I ϋ n ϋ I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 39 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A7 __ B7___ 五、發明說明（处）將包含醋酸的水相再次送回到發酵槽中，以作為再循環。除了在溶劑管柱的壓力為0.2大氣壓，以及管柱底部的溫度為127°C之外，將包含醋酸的溶劑送到蒸餾系統，其的非常類似於在B部分所表示的系統。實施例2 :醯胺的形成這個實施例證明本發明的基礎，也就是，發明者證明當在蒸餾與萃取步驟使用包含胺類的溶劑時，溫度控制對於在醋酸生產的方法中，包含胺類的溶劑之有效率的功能是極其重要的。來自溶劑中之胺類的醯胺形成以醋酸濃度是一級速率式，藉由公式Y = kX說明，其中Y代表16小時後的醯胺的濃度，以重量百分比測量；X = 16小時後的醋酸的濃度，以重量百分比測量；以及k=醯胺形成速率常數。醯胺的形成速率以及速率常數k，依照Arrhenius形式的速率式，隨溫度而增加，以公式表示： ln(k)= -9163·21(1/Τ)+27·41，其中 T 是以開氏(Kelvin)為單位的絕對溫度。第4圖說明ln(k)的圖，當作用以找尋Arrhenius速率式之絕對溫度倒數的函數。例如，在溫度150 °C時（1/T= 0.00236)，酸胺的形成速率是比溫度ll〇°C時（1/Τ=0.00261)南 9倍。實施例3 ··使用連續溶劑相的管柱直接萃取醋酸 40 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------^---------参 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1240717 A7 B7 五、發明說明（”） =發酵射㈣的發酵培養液與包含μ公克/公升的細匕(重）、過量的營養物、5公克/公升的醋酸以及5.0公克/ 公升的醋酸鹽(PH 4.75)之實施例i中的發酵培養液相似。將 =培養液送人連續式溶劑相的萃取管柱，其包含在$如丘浴劑中之60%的Ad〇gen283d) LA (Witc。）溶劑。萃取管柱日、圓柱型管柱，裝填的或未襄填的，其具有溶劑與水相培養= ^出口與人π。培養物向下流動通過充填溶劑的管柱，並且溶劑向上流動，與培養物流向相反。從管柱離開的溶劑包含 5〇公克/公升的醋酸，並且在再循環回到管柱之前，送去蒸餾以回收酸。在管柱底部離開的培養物包含5 ()公克/公升的萨酸鹽、〇·5公克/公升的醋酸、細胞以及營養物，並送回到^ 酵槽中，以作為再循環。因為溶劑與培養液不相混溶，在溶 y中有少量到沒有水（培養物）的存在，並且在培養物的再循，溶液中有少量到沒有溶劑的存在。少量由細胞之含有蛋白質的物質所組成的-㉟’在培養物/溶劑界面形成，其必須定期移除。 Λ 式水相的營柱萃取醋酴將實施例3的發酵培養液通過連續式水相的萃取管桎，其包含在SX-18共溶劑中之60%的Ad〇gen283(g) LA溶劑 (Wnco)。管柱的構築與實施例3相似，除了管柱是以水相培養物充填而非溶劑。同樣地，溶劑與培養物相反方向地流動，而溶劑從管柱上方離開，培養物從管柱底部離開。離開的水相與溶劑相的濃度與實施例3相同。 41 本紙張尺度_ _ ^#^(CNS)a^2】q χ视公髮）_,

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tl--------- 1240717 A7 B7 五、發明說明（今ο 實施例5 :對於從CO、0〇^_及Ηχ生產醋酸的内部萃取發酵如同在實施例1Α中所說明的，使用峻達立梭菌（C. ㈣a/z///)，BRI分離株ERI2，將含有7.52%的二氧化碳、 31_5%的一氧化碳、27.96%的氫氣以及33.02%的氮氣之工業廢氣發酵，以在發酵槽/反應器中產生醋酸/醋酸鹽（pH 5.0)。氣體的停留時間（反應器體積對氣體流動速率的比例）為10分鐘，並且液體稀釋速率（液體培養基流速對反應器體積的比例）為0.03小時-1。含有必須維生素及礦物質的培養基持續地流入反應器中。攪拌速率為1⑼〇轉/分鐘(rPm)。反應器也包含在SX-18共溶劑中之本發明的60%改良溶劑A的溶劑相。當培養物從CO、C02及H2中產生醋酸時，藉由溶劑將它萃取。溶劑與培養物的混合物離開發酵槽，並且在小沈澱槽中分離。水相的一部份，以跟培養基相同的供給速率，從系統中流出作為廢棄物排除。從分離器之水相的剩餘部份回到反應器中。將包含萃取酸的溶劑送入蒸餾以用於回收。在回收之後，將溶劑再循環到反應器中。 f施例6 :在酸萃取前，清除培養物 k，氮i氣清除在將培養物通過萃取管柱前，將來自實施例丨_4之反應器的培養物（其包含細菌細胞、5公克/公升的醋酸、9·3公克/ 公升的醋酸鹽以及溶解的硫化物和碳酸鹽’ pH 5·0)通過氮氣 42 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1T--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 B7 五、發明說明（今；） 2除管柱’以移除溶解的c〇2和硫化物如邮。這個操而要的，以防止溶劑裝載CC)彳逆2而非酷酸，並且將h2s 口養物中，以作為硫的來源和還原劑。將包的亂氟送回反應器中，作為第二氣體供 2 c=㈣…克"一。在萃 C〇2和H2S，溶劑裂載至25_3〇公克/公升的醋酸。 V、以另外的氣體清除 A部份的培養物以不是氮氣的氣體清除，包括曱烧或含有2 CO CH4之無c〇2的合成氣冑。此實施例盆形態皆相同。，另/、他 C、經由壓力降低的清除以解除溶解的為了在裝載進人萃取ϋ之前釋放出CQ2，將A部份之發酵培養液的壓力快速地從6或3 A氣壓降低至i大㊅壓。根據在1大氣壓下的亨爾氏定律(Hentry，s law)，在培養物中的 c〇2壓力接近平衡濃度，此大幅降低的程度有助於藉由溶劑之酸萃取的最大化。 D，經由預熱的清除以解除溶解的CO 2 在萃取前，以如同在c部份所標註之幾乎相同的方式，將A部份的無細胞水流預熱以解除二氧化碳。在加熱後，培養液不可重複使用。所有已經發表的文件都在此處納入為參考文獻。本發明的許多潤飾及改變，都包括於以上所確認的說明書中，並且預期對熟悉於此技藝者是顯而易見的。對於本發明之組成物 43 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） 3 頁 # A7 1240717 _ B7_ 五、發明說明（β ) 及方法之潤飾及改變，相信是包括於後附之申請專利範圍的範疇之内。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------tr--------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 44 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

專利申請案第88115354號 ROC Patent Appln. No.88115354 修正之申請專利範圍中文本一附件(一） ^ Amended Claims in Chinese - Enel, ΓΤ) (民國94年5月13日送呈） (Submitted on May 13,2005) 1· 一種與水不相溶之溶劑/共溶劑的混合物，包括： (a) —種與水不相溶之溶劑，其包括5〇%至99 9如體 1〇積比的高度分支二烷基胺之異構物的混合物，以及低於約1%體積比的單烷基胺，其中該單_及二烷基胺之烷基具有12至14個碳原子；該溶剌具有10至20的分布係數；以及 ' (b) 10%至90%體積比的非醇共溶劑，其中該共溶劑 15 與水及醋酸形成共沸液；其中’該混合物從水流中萃取出醋酸。 2·根據申請專利範圍第1項之混合物，其中該共溶制與水不相溶，並且容易地從水分離出，並且對於厭氣萨酸生成菌，具有低的毒性。 20 3·根據申請專利範圍第1項之混合物，其中該共溶劑為線型烴。 4·根據申請專利範圍第3項之混合物，其中該烴具有9 至11個碳原子。 5·根據申請專利範圍第1項之混合物，其中該溶劑(幼包 25 含大於80%體積比的該二烷基胺，並且低沸點化合物的含量減少至小於1%體積比，其中該低沸點化合物於69.9托下在或低於164.3°C下沸騰。 -45 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 88298B-接 2 1240717 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 6. 8. 10 9. 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 根據申請專鄉_丨項线合物，其巾該溶 1%至10%體積比之三烷基胺。石根據申請專利制第丨項线合物，其中該溶劑⑷是藉由從包含㈣點化合物、單錄胺、二燒基胺、與三烧基胺(實質上皆為低沸點化合物）、以及單烧基胺的溶劑中蒸餾製得以増進醋酸萃取的能力，其中該等低沸點化合物於69.9托下在或低於164 3。〇下沸騰。根據申請專利範圍第7項之混合物，其中該溶劑(”是藉由將該蒸餾過的溶劑進行第二次蒸餾而製得，以實質上減少所有的三烷基胺。一種從包括醋酸的水相中獲得醋酸之方法，包括下列步驟： (a) 將水相和與水不互溶之溶劑/共溶劑混合物接觸’該混合物包含 ⑴與水不互溶之溶劑，其包含50%至99.9% 體積比之高度分支之二烷胺異構物混合物及〇·〇1%至20%體積比之單烷胺，其中單-及烷胺之各烷基具12至14個碳原子；該溶具分布係數10至20 ;及 (ii) 10%至90%體積比之非醇共溶劑，其中該共溶劑形成與水及醋酸之共沸物， (b) 將醋酸從該水相中萃取進入所得溶劑相中；以及 (c) 在不超過16〇cc的溫度下，從該溶劑相中蒸餾出醋酸。劑 46 -

規格（210x297公釐） 1240717

六、申請專利範圍 1〇·根據申請專利範圍第9項之方法，其中該共溶劑與水不互溶且容易地由其分離出，並對厭氧醋酸生成菌具低毒性。 11·根據申請專利範圍第9項之方法，其中該共溶劑包含 5 烴。 12·根據申請專利範圍第11項之方法，其中該烴含9至 11個碳原子。 13. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該溶劑⑴含有大於80%體積比之該二烷胺及減少至低於1%體積比 10 之低沸點化合物及單烷胺，其中該低沸點化合物於69.9托下在或低於 164.3°C下沸騰。 14. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中該溶劑⑴含有 1%至10%體積比之三烷胺。 15 15·根據申請專利範圍第9項之方法，其中該溶劑⑴藉由自含有低沸點化合物、單烷胺、二烷胺及三烷胺（實質上均為低沸點化合物）及單烷胺之溶劑蒸餾而製得以改善醋酸萃取的能力，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製其中該低沸點化合物於69.9托下在或低於 20 164,3°C 下沸騰。 ' 16. 根據申請專利範圍第15項之方法，其中該溶劑(丨)藉由使該經蒸餾之溶劑進行第二次蒸餾以實質上減少所有之三烷胺。 17. 根據申請專利範圍第9項之方法，其中包含醋酸之請 -47 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公髮） A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 申請專利範圍水相藉由使生物反應器中包含營養培養基中酸生成菌的水流及包含至少一選自包:中:= 石厌’（2)二氧化碳及氫，（3) —氧化碳、二氧化碳及氳；與(4)一氧化碳及氫之氣體的氣流發酵而製得。 5 I8· 一種用於生產醋酸的厭氧微生物發酵方法，該^法包括下列步驟： / ° (a) 在一生物反應器中至少一選自包括 (2)二氧化碳及氫、（3)—氧化碳、二氧化=及氣；與(4)-氧化碳及氫之氣體於含有厭氧性醋酸 1〇生成菌的營養培養基水流存在下發酵，藉此產生包括醋酸的發酵培養液； (b) 將該細菌從該培養液中其它成份分離，以提供一實質上無細胞的水流； (0藉由使該無細胞流與和水不互溶之溶劑/共溶劑 15 混合物接觸，將醋酸持續地從該無細胞流中萃取至溶劑相中以形成包含醋酸之溶劑相及包含該營養培養基之水相，其中該與水不互溶之溶劑/共溶劑包含： (1)與水不互溶之溶劑，其包含5〇%至99 9〇/〇 20 體積比之高度分支之二烷胺異構物混合物及低於1%體積比之單烷胺，其中單_及二-烷胺之各烧基具12至14個碳原子；該溶劑具分布係數10至20 ;及 (ii) 10°/。至90%體積比之非醇共溶劑，其中該共 _____· 48 - 本紙張尺度適財_家鮮(CNS)A4規格（2H)x 2^^---

1240717 洛劑形成與水及醋酸之共沸物， (d)將該水相循環至該生物反應器及使該溶劑相通過蒸餾管柱；及 ()在不超過16〇C的溫度下，持續地從(c)的產物中 5 蒸顧醋酸而與溶劑相分開；不會實質上地將該胺類降解成醯胺，因此增強生產醋酸的效率。 19·根據申請專利範圍第18項之方法，其中該分離步驟使用一離心機、一中空纖維膜或一固態-液態分離裝 10 置。 20·根據申請專利範圍第18項之方法，其中該蒸餾步驟在一實質上無氧的真空下進行。 21·根據申請專利範圍第18項之方法，其中步驟(d)又使用在0.5至1〇 pSia之間的真空。 15 22·根據申請專利範圍第18項之方法，其中該厭氧細菌疋選擇自奇威氏熱厭氧菌（灸/vwz·)、木醋菌w〇(9(i/z·)、甲基營生絡酸癌（Butyribacterium methylotrophicum)、醋酸後菌 (Clostridium aceticum)、醋酸酪酸梭菌（C· 20 、曱醋酸梭菌（C· 、柯威路氏梭菌（C. A:/w>n^n·)、嗜熱醋酸梭菌（C. thermoaceticum)、嗜熱纖維素梭菌（C· thermocellum) 、嗜熱糖解梭菌（C· thermosaccharolyticum)、液真桿菌（Eubacterium -49 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 limosum)、產消化鏈球菌（户印⑽ pro办ci似）、峻達立梭菌（c /y•⑽g而妨〇及其混合物所組成的族群中。 23·根據申請專利範圍第22項之方法，其中該峻達立梭 5 菌（C·是選擇自PETC ATCC 55383、0-52 ATCC 55989、ERI2 ATCC 55380，C-01 ATCC 55988 以及其混合物所組成的菌株。 24. —種增進回收醋酸效率之方法，該方法從含有厭氧性醋酸生成菌與營養培養基之水流，以及至少一種選自 10 包括（1)一氧化碳、（2)二氧化碳及氫、（3)—氧化碳、二氧化碳及氫，及(4)一氧化碳及氫的氣體的發酵培養液回收醋酸，該氣體於其中被發酵及該方法包括使該流與和水不互溶之溶劑/共溶劑混合物接觸，該混合物包含： 15 ⑴與水不互溶之溶劑，其包含50%至99.9%體積經濟部智慧財產局員工消費合作社印製比之高度分支之二烷胺異構物混合物及低於1% 體積比之單烷胺，其中單_及二_烷胺之各烷基具 12至14個碳原子；該溶劑具分布係數1〇至 20 ;及 20 (U)丨〇%至90%體積比之非醇共溶劑，其中該共溶劑形成與水及醋酸之共沸物，持續在該溶劑混合液中從該流萃取出該醋酸；以及在不超過160°C的蒸餾溫度下，將該醋酸從該溶劑中蒸餾出來，而不會實質上地將該胺類降解成醯胺。 -50 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 六、申請專利範圍 25. —種用於生產醋酸的厭氧微生物發酵方法，該方法包括下列步驟： (a) 在一生物反應器中提供在一營養物混合物中的厭氧性醋酸生成菌，以及與水不互溶之溶劑/共溶 5 劑混合物，允許有充分的時間使該細菌適應於該溶劑，其中該混合物包含： ⑴與水不互溶之溶劑，其包含50%至99.9% 體積比之高度分支之二烷胺異構物混合物及低於1%體積比之單烷胺，其中單-及二-烷胺 10 之各烷基具12至14個碳原子；該溶劑具分布係數10至20 ;及 (ii) 10%至90%體積比之非醇共溶劑，其中該共溶劑形成與水及醋酸之共沸物， (b) 將包括至少一種選自包含（1)一氧化碳、（2)二氧 15 化碳及氫氣、（3)—氧化碳、二氧化碳及氫，及(4) 一氧化碳及氫之氣體的氣流引入該生物反應器中；並且產生包括該細菌、營養培養基、醋酸、溶劑及水的發酵培養液，其中該氣體於其中發酵； 20 (c)將該發酵培養液引入一分離裝置中，其中含有該細菌及營養培養基之水相從含有醋酸、溶劑及水的溶劑相中分離，而不需過濾；及 (d)在不超過160°C的溫度下持續地從(c)之溶劑相中蒸餾醋酸，而從該溶劑相中分離出來； -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）

1240717 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍其中5亥蒸飾步驟的進行’不會實質上地將該胺類降解成醯胺，因此增強生產醋酸的效率。 26·根據申請專利範圍第25項之方法，更包括使該溶劑與含有該細菌之該水相再循環至該生物反應器。 5 27·根據申請專利範圍第25項之方法，其中該蒸餾步驟在一實質上無氧的真空下進行。 28·根據申請專利範圍第25項之方法，其中步驟(d)又使用壓力在0.5至1〇 psia之間的真空。 29·根據申請專利範圍第25項之方法，其中該厭氧細菌 10 疋選擇自奇威氏熱厭氧菌 A:/vw/)、木醋菌（m从⑽出^)、甲基營生赂後儀（Butyribacterium methylotrophicum)、酷酸後遠 {Clostridium aceticum)、醋酸酪酸梭菌（C· 、曱醋酸梭菌（C. 、柯 15 威路氏梭菌（C·紛(yver/)、嗜熱醋酸梭菌（¢7. thermoaceticum)、嗜熱纖維素梭菌（C· thermocellum)、嗜熱糖解梭菌（C· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製、黏液真桿菌（五 /imoywm)、產消化鏈球菌 2〇 ⑽）、峻達立梭菌（c· /j_⑽客也/ζ//ζ·)及其混合物所組成的族群中。 30·根據申請專利範圍第29項之方法，其中該峻達立梭菌（C· //⑽客而妨/)是選擇自PETC ATCC 55383、0-52 ATCC 55989、ERI2 ATCC 55380，C-01 ATCC 55988 -52 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1240717 31. 5 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 本紙張尺度適用中國 Α8 Β8 C8 D8 从及其混合物所組成的菌株。種生產醋酸的厭氧微生物發酵方法，其中該方法包括下列步驟： (a) 在包括水性營養混合物與厭氧性醋酸生成菌的生物反應器中使至少-種選自包含⑴一氧化碳、(2) 二氧化碳及氫氣、（3)-氧化碳、二氧化碳及氮；以及⑷-氧化碳及氫的氣體發酵，藉此產生包括醋酸、水及細菌細胞的發酵培養液； (b) 將(0無細胞分離的該培養液，以及(ii)包括與水不互溶之溶劑/共溶劑混合物的溶劑，引導進入含有一連續溶劑相或一連續水相，並具有出口及入口的萃取裝置之中，該溶劑包含： (I) 與水不互溶之溶劑，其包含5〇%至99.9% 體積比之高度分支之二烷胺異構物混合物及低於1%體積比之單烷胺，其中單-及二-烷胺之各烧基具12至14個碳原子；該溶劑具分布係數10至20 ;及 (II) 10%至90%體積比之非醇共溶劑，其中該共溶劑形成與水及醋酸之共沸物，其中’含有醋酸、溶劑及水的溶劑相，自該萃取裝置排出而與包括該細菌及營養培養基的水相分開； (c) 將該水相循環至該生物反應器及使該溶劑相通過蒸餾管柱；及 -53 - 國豕4示準(CNS)A4規格（2〗〇 x 297公釐）

1240717 ⑷在不超過16(TC的溫度下持續地從⑻之溶劑相中蒸館醋酸及水，而從該溶劑中分離出來；不會實質上地將該胺類降解成醯胺，因此增強生產醋酸的效率。 5 32.根據申請專利範圍第31項之方法，其中該步驟包括將該溶劑以與該培養液並流或逆流之方向引導進入該萃取裝置中。 33·根據申請專利範圍第31項之方法，其中該蒸顧步驟在一實質上無氧的真空下進行。 10 34·根據申請專利範圍第31項之方法，其中步驟(c)又使用壓力在0_5至l〇pSia之間的真空。 35·根據申請專利範圍第31項之方法，其中該厭氧細菌是選擇自奇威氏熱厭氧菌（TT^mo训aerMacien·謂 Aivwz·)、木醋菌（wocxiiz·)、甲基營生赂 15 酸菌、醋酸梭菌 {Clostridium aceticum)、醋酸酿酸梭菌（C· 、甲醋酸梭菌（如’wm)、柯威路氏梭菌（C Μπναζ·)、嗜熱醋酸梭菌（C· thermoaceticum)、嗜熱纖維素梭菌（C· 20 thermocellum) 、嗜熱糖解梭菌（C thermosaccharolyticum)、$b 液美得菌（Eubacterium /imoswm)、產消化鏈球菌（户印⑽ 、峻達立梭菌（C·及其混合物所組成的族群中。 -54 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X297公釐）

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 8 8 8 A B c D 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 六、申請專利範圍 36.根據申請專利範圍第35項之方法，其中該峻達立梭菌（C. /)⑽是選擇自 PETC ATCC 55383、0-52 ATCC 55989、ERI2 ATCC 55380，C-01 ATCC 55988 以及其混合物所組成的菌株。 5 37. —種生產醋酸的厭氧微生物發酵方法，該方法包括下列步驟： (a) 在含有水性營養混合物厭氧性醋酸生成菌之生物反應器中使至少一種選自包含⑴一氧化碳、（2) 二氧化碳及氫氣、（3) —氧化碳、二氧化碳及氫； 10 以及(4)一氧化碳及氳之氣體發酵，藉此產生包括醋酸與溶解的二氧化碳之發酵培養液； (b) 在萃取之前，從發酵培養液中移除該二氧化碳； (c) 將該培養液(b)與一包括高度分支之二烷基胺的溶劑接觸並允許含有醋酸之溶劑相及包含營養培養 15 基之水相形成，其中該胺之各烷基具有12至14 個碳原子； (d) 持續地從該溶劑相中蒸餾出醋酸；及 (幻使該水相回至該生物反應器。 38·根據申請專利範圍第37項之方法，其中該發酵培養 2〇液包括溶解的硫化氫，以及更包括在萃取之前，從該發酵培養液中移除該硫化氫。 39.根據申請專利範圍第37或犯項之方法，其中該移除步驟包括將該發酵培養液與不含二氧化碳、氧氣或硫化氫的氣體接觸。 __ - 55 - 規格“：297 公_复)--

A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1240717 六、申請專利範圍 40. 根據申請專利範圍第39項之方法，其中該氣體又包含另一選自包括氮氣、甲烷、氦氣、氬氣、不具反應性之氣體及其混合物之氣體。 41. 根據申請專利範圍第39項之方法，該移除步驟是在 5 一相反流向的清除管柱中進行。 42. 根據申請專利範圍第37或38項之方法，其中該移除步驟包括從該生物反應器分離的容器中，減少該發酵培養液上之壓力。 43. 根據申請專利範圍第37或38項之方法，更包括在該 10 移除步驟之前，從該培養液的其它成分中分離該細菌，以提供一實質上無細胞的水流。 44. 根據申請專利範圍第43項之方法，其中該移除步驟包括從該生物反應器分離的容器中，將該無細胞的水流加熱至大約80°C。 15 45.根據申請專利範圍第37項之方法，其中該溶劑是申請專利範圍第1至8項中任一項之溶劑混合物。 46.根據申請專利範圍第45項之方法，其中該蒸餾步驟在不超過160°C的溫度下進行，不會實質上地將該胺類降解成醯胺，因此增強生產醋酸的效率。 20 47.根據申請專利範圍第45項之方法，其中該蒸餾步驟在一實質上無氧的真空下進行。 48. 根據申請專利範圍第37項之方法，其中該蒸餾步驟又使用壓力在0.5至10 psia之間的真空。 49. 根據申請專利範圍第37項之方法，其中該厭氧細菌 -56 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）

1240717 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍是選擇自奇威氏熱厭氧菌⑽ h_vwz_)、木醋菌（wood/z·)、甲基營生酷酸菌（Butyribacterium methylotrophicum)、醋薇後菌 {Clostridium aceticum)、醋酸胳酸梭菌（C· 5 、甲醋酸梭菌（C· /bnrn’cacehcww)、柯威路氏梭菌（C· A:/^yverz·)、嗜熱醋酸梭菌（C. thermoaceticum)、嗜熱纖維素梭菌（C· thermocellum)、嗜熱糖解梭菌（〔· thermosaccharolyticum)、黎液美得菌（JEubacterium 10 、產消化鍵球菌（P印 productus)、峻違立梭菌（C· Ijungdahlii)反其混合物所組成的族群中。 50·根據申請專利範圍第49項之方法，其中該峻達立梭菌（C· /力是選擇自 PETC ATCC 55383、052 15 ATCC 55989、ERI2 ATCC 55380，C-01 ATCC 55988 以及其混合物所組成的族群。 51·根據申請專利範圍第37項之方法，其中與溶劑之該接觸是在一相反流向的管柱中進行。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 52· —種有效用於從水流中萃取出醋酸之改良之與水不相 20 溶的溶劑，該水流包含91%體積比之高度分支二烷基胺之異構物的混合物，〇·2%體積比的單烷基胺，以及 9%體積比之三烷胺其中該等二烷胺之各烷基具有12 至14個碳原子及該溶劑具有1〇至2〇的分布係數。 53· —種製備溶劑的方法，包括下述步驟： • 5Ί · 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 1240717 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (a) 從一包括低沸點化合物、單烷基胺類、高度分支二烷基胺、以及三烷基胺之未改良溶劑中蒸餾出 75至100%之該等低沸點化合物以及80至ι〇〇% 之單烷基胺，藉此增進該被蒸餾之溶劑之醋酸萃 5 取能力；其中該低沸點化合物之該蒸餾係在70 托下於100至160°C下進行；及 (b) 使用酸與溶劑比例為1 : 1至5 : 1之有機酸清洗該被蒸餾之溶劑。 54.根據申請專利範圍第53項之方法，更包括將蒸餾過 10 的溶劑進行第二次蒸餾，以實質上地減少所有的三烷基胺。 55· —種與水不相溶之溶劑/共溶劑的混合物，其包含： (a) 30%至60%體積比之與水不相溶的溶劑，其包含 85%至91%體積比之高度分支二烷基胺之異構物 15 的混合物及至6%體積比之單烧基胺，其中該等單及二烷基胺之各烷基具有12至14個碳原子；及經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (b) 40%至70%體積比之具9至11個碳原子的低沸點烴類化合物，其中該混合物自水流中萃取出醋 20 酸。 56· —種有用於自水流中萃取出醋酸之改良的與水不相容之溶劑，其包含85%至91%體積比之高度分支二烧基胺的異構物混合物及〇·〇1%至6%體積比之單烧基胺，其中該單-及二烷基胺之各烷基具有12至14個 25 碳原子及該溶劑具有1〇至20之分佈係數。 -58 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）