合成气发酵方法的操作方法技术

本发明专利技术涉及合成气发酵方法的操作方法。具体地，本发明专利技术提供了一种用于合成气发酵的方法，所述方法有效降低电导率并提供约10g乙醇/(L·天)的醇STY。所述方法包括将合成气导入到反应器容器中，并向所述反应器容器提供约100mg氮/g产生的细胞或更高的氮进料速率。所述合成气的发酵有效地提供了具有约16mS/cm或更低的平均电导率和10g乙醇/(L·天)或更高的STY的发酵培养基。

【技术实现步骤摘要】
合成气发酵方法的操作方法本申请是国际申请日2013年5月15日、国际申请号PCT/US2013/041250于2014年11月21日进入中国国家阶段、申请号201380026747.8、专利技术名称“合成气发酵方法的操作方法”的申请的分案申请。与相关申请的交叉引用本申请要求2012年5月22日提交的美国临时申请号61/650,098和61/650,093两者以及2012年11月14日提交的美国临时申请号61/726,225的优先权，所有上述临时申请以其整体通过参考并入本文。
提供了一种用于合成气发酵的方法，所述方法有效地降低电导率并提供约10g乙醇/(L·天)或更高的醇STY。更具体地，所述方法包括向反应器容器提供量为每克产生的细胞约100mg氮或更高的氮的氮进料速率。专利技术背景厌氧微生物可以通过气态底物的发酵从CO生产乙醇。使用来自于梭状芽胞杆菌(Clostridium)属的厌氧微生物的发酵产生乙醇和其他有用产物。例如，美国专利号5,173,429描述了杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)ATCC号49587，该厌氧微生物从合成气体生产乙醇和乙酸盐。美国专利号5,807,722描述了使用杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)ATCC号55380将废气转变成有机酸和醇类的方法和装置。美国专利号6,136,577描述了使用杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)ATCC号55988和55989将废气转变成乙醇的方法和装置。为了获得稳定的性能和乙醇生产率，产乙酸细菌需要氨形式的恒定的氮进料。最常见情况下，氨源是提供在低pH培养基料流中的氯化铵。由于成本和可利用性，氢氧化铵的使用是优选的。然而，由于氢氧化铵是碱，因此它必须作为分开的培养基料流添加。这种高pH料流的添加有可能引起发酵操作问题。此外，在较高生产率水平(>50STY)下，在更浓的培养基使用期间，发酵液的离子强度增加到对培养物性能造成不利影响的水平。专利技术概述一种用于合成气发酵的方法降低电导率并提高醇的STY。所述方法包括将所述合成气导入到反应器容器中，并向所述反应器容器提供约100mg氮/g产生的细胞或更高的氮进料速率。合成气的发酵有效地提供了具有约16mS/cm或更低的平均电导率和10g乙醇/(L·天)或更高的STY的发酵培养基。就此而言，氮从包括无水氨、氨水、氢氧化铵、乙酸铵、有机或无机的硝酸盐或酯、腈、胺、亚胺、酰胺、氨基酸、氨基醇及其混合物的来源提供。在一种情况下，氮由氢氧化铵提供。所述方法包括导入具有约0.75或更高的CO/CO2比例的合成气，并用一种或多种产乙酸细菌发酵合成气。所述发酵方法有效地提供约1.0g/L或更高的细胞密度和约5％至约99％的CO转化率。在一种情况下，发酵培养基包含约0.01g/L或更少的酵母提取物和约0.01g/L或更少的糖类。在一种情况下，用于降低发酵中的电导率的方法包括将合成气导入到包含发酵培养基的反应器容器中。所述方法包括以约100mg氮/g产生的细胞或更高的速率向反应器容器提供氮进料，其中在氮进料中用氢氧化铵代替氯化铵。该氮进料有效地提供约16mS/cm或更低的电导率和约4.2至约4.8的pH。在另一种情况下，用于降低发酵培养基中的电导率的方法包括将合成气导入到反应器容器中，并以约100mg氮/g产生的细胞或更高的速率向反应器容器提供氮进料。在这种情况下，在氮进料中用氢氧化铵代替氯化铵。与氮进料是氯化铵的发酵相比，该方法有效地提供了至少约20％的电导率的降低。在一种情况下，发酵培养基包含：每克产生的细胞约100至约340mg的氮、每克产生的细胞约10.5至约15mg的磷或每克产生的细胞约26至约36mg的钾。在这种情况下，氮源是氢氧化铵。专利技术详述下面的描述不应以限制性意义对待，而是仅仅出于描述示例性实施方式的一般性原理的目的做出。本专利技术的范围应该参考权利要求书确定。本文所描述的使用培养基和产乙酸细菌在生物反应器中进行的合成气发酵，有效地提供了合成气中的CO向醇类和其他产物的转化。利用氢氧化铵作为氮源和降低电导率，有效地提供了高的生产率水平。在这方面，醇生产率可以表示成STY(用g乙醇/(L·天)表示的空时产率)。就此而言，所述方法有效地提供了至少约10g乙醇/(L·天)的STY(空时产率)。可能的STY值包括约10g乙醇/(L·天)至约200g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约10g乙醇/(L·天)至约160g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约10g乙醇/(L·天)至约120g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约10g乙醇/(L·天)至约80g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约10g乙醇/(L·天)至约15g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约15g乙醇/(L·天)至约20g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约20g乙醇/(L·天)至约140g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约20g乙醇/(L·天)至约100g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约40g乙醇/(L·天)至约140g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约40g乙醇/(L·天)至约100g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约10g乙醇/(L·天)，在另一种情况下约15g乙醇/(L·天)，并且在另一种情况下约16g乙醇/(L·天)。定义除非另有定义，否则在整个本公开的本说明书中使用的下列术语被定义如下，并且可以包括下面规定的定义的单数或复数形式：“电导率”和“平均电导率”是指导电能力。水由于含有溶解的带电荷固体而导电。例如，氯离子、硝酸根和硫酸根带有负电荷，而钠、镁和钙离子带有正电荷。这些溶解的固体影响水的导电能力。电导率通过在两个电极之间施加电压的探头来测量。使用电压降来测量水的电阻，然后将其转变成电导率。平均电导率可以通过已知技术和方法来测量。平均电导率测量的一些实例提供在ASTMD1125，“水的电导率和电阻率的标准试验方法”(StandardTestMethodsforElectricalConductivityandResistivityofWater)和在“用于水和废水的检查的标准方法”(StandardMethodsfortheExaminationofWaterandWastewater)，1999，美国公共卫生协会(AmericanPublicHealthAssociation),美国水工程协会(AmericanWaterWorksAssociation),水环境联合会(WaterEnvironmentFederation)中，两者通过参考并入本文。修饰任何量的术语“约”是指所述量在真实世界条件下，例如在实验室、中试工厂或生产设施中遇到的变化。例如，在混合物中使用的成分或测量的量或数量，当用“约”修饰时，包括在生产工厂或实验室中的实验条件下的测量中通常使用的变化性和照管程度。例如，产物的组分的量，当用“约”修饰时，包括在工厂或实验室中的多次实验中批次之间的变化，以及分析方法中固有的变化。不论是否用“约”修饰，所述量包括那些量的等同量。本文中陈述的并且用“约”修饰的任何数量，也可以作为没有被“约”修饰的量用于本公开。术语“合成气”或“合成气体”是指为含有不同量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于降低发酵中的电导率的方法，所述方法包括：将合成气导入到包含发酵培养基的反应器容器中；以及以约100mg氮/g产生的细胞或更高的速率向所述反应器容器提供氮进料，其中在所述氮进料中用氢氧化铵代替氯化铵；其中所述氮进料有效地提供约16mS/cm或更低的电导率和约4.2至约4.8的pH。

【技术特征摘要】
2012.05.22 US 61/650,098;2012.05.22 US 61/650,093;1.一种用于降低发酵中的电导率的方法，所述方法包括：将合成气导入到包含发酵培养基的反应器容器中；以及以约100mg氮/g产生的细胞或更高的速率向所述反应器容器提供氮进料，其中在所述氮进料中用氢氧化铵代替氯化铵；其中所述氮进料有效地提供约16mS/cm或更低的电导率和约4.2至约4.8的pH。2.权利要求1的方法，其中所述方法有效地提供约10g乙醇/(L·天)或更高的STY。3.权利要求1的发酵方法，其中所述合成气具有约0.75或更高的CO/CO2比例。4.权利要求1的发酵方法，其中所述发酵包括将所述合成气与一种或多种产乙酸细菌相接触。5.权利要求4的发酵方法，其中所述产乙酸细菌选自凯伍产醋菌(Acetogeniumkivui)、潮湿厌氧醋菌(Acetoanaerobiumnoterae)、伍氏醋酸杆菌(Acetobacteriumwoodii)、AlkalibaculumbacchiCP11(ATCCBAA-1772)、延长布劳特氏菌(Blautiaproducta)、食甲基丁酸杆菌(Butyribacteriummethylotrophicum)、Caldanaerobactersubterraneous、Caldanaerobactersubterraneouspacificus、生氢一氧化碳嗜热菌(Carboxydothermushydrogenoformans)、醋酸梭菌(Clostridiumaceticum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)P262(德国DSMZ的DSM19630)、产乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)(德国DSMZ的DSM19630)、产乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)(德国DSMZ的DSM10061)、产乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)(德国DSMZ的DSM23693)、产乙醇梭菌(Clostridiumautoethanogenum)(德国DSMZ的DSM24138)、食一氧化碳梭菌(Clostridiumcarboxidivorans)P7(ATCCPTA-7827)、Clostridiumcoskatii(ATCCPTA-10522)、德雷克氏梭菌(Clostridiumdrakei)、杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)PETC(ATCC49587)、杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)ERI2(ATCC55380)、杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)C-01(ATCC55988)、杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)O-52(ATCC55889)、大梭菌(Clostridiummagnum)、巴氏梭菌(Clostridiumpasteurianum)(德国DSMZ的DSM525)、拉氏梭菌(Clostridiumragsdali)P11(ATCCBAA-622)、粪味梭菌(Clostridiumscatologenes)、热醋酸梭菌(Clostridiumthermoaceticum)、突那梭菌(Clostridiumultunense)、库氏脱硫肠状菌(Desulfotomaculumkuznetsovii)、粘液真杆菌(Eubacteriumlimosum)、硫还原地杆菌(Geobactersulfurreducens)、食乙酸甲烷八叠球菌(Methanosarcinaacetivorans)、巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcinabarkeri)、Morrellathermoacetica、Morrellathermoautotrophica、繁氏产醋杆菌(Oxobacterpfennigii)、产生消化链球菌(Peptostreptococcusproductus)、产物瘤胃球菌(Ruminococcusproductus)、凯伍热厌氧杆状菌(Thermoanaerobacterkivui)及其混合物。6.权利要求1的发酵方法，其中所述方法有效地提供约1.0g/L或更高的细胞密度。7.权利要求1的发酵方法，其中所述方法有效地提供至少约5％至约99％的CO转化率。8.权利要求1的发酵方法，其中所述发酵培养基具有约0.01g/L或更少的酵母提取物。9.权利要求1的发酵方法，其中所述发酵培养基具有约0.01g/L或更少的糖类。10.一种用于降低发酵中的电导率的方法，所述方法包括：将合成气导入到包含发酵培养基的反应器容器中；以及以约100mg氮/g产生的细胞或更高的速率向所述反应器容器提供氮进料，其中在所述氮进料中用氢氧化铵代替氯化铵；其中与所述氮进料是氯化铵的发酵相比，所述方法有效地提供电导率的至少约20％的降低。11.权利要求10的方法，其中所述方法有效地提供约10g乙醇/(L·天)或更高的STY。12.权利要求10的发酵方法，其中所述合成气具有约0.75或更高的CO/CO2比例。13.权利要求10的发酵方法，其中所述发酵包括将所述合成气与一种或多种产乙酸细菌相接触。14.权利要求13的发酵方法，其中所述产乙酸细菌选自凯伍产醋菌(Acetogeniumkivui)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：希罗娜·斯科特，刘颂，青焕·辜，
申请(专利权)人：伊内奥斯生物股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH