專利名稱：醇的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從纖維素材料生產(chǎn)醇的工藝改進(jìn)或者與該工藝相關(guān)的改進(jìn)，其可以在提高的溫度下進(jìn)行。
背景技術(shù)：
醇類，或更精確的說是C^6—羥基鏈烯醇類，特別是乙醇和丁醇，在用作燃料方面越來越重要，其或者作為燃料，或者作為傳統(tǒng)碳?xì)淙剂先缙偷奶砑觿４碱惪梢酝ㄟ^來自植物材料的糖類如戊糖和己糖的發(fā)酵生產(chǎn)。而現(xiàn)在已經(jīng)更強(qiáng)調(diào)植物種子例如玉蜀黍作為原始植物材料的應(yīng)用，這樣是相對(duì)不期望的，因?yàn)樗龇N子材料也可以作為人類或者動(dòng)物消耗的食物。因此，期望使用不適于人類消耗的替代纖維素材料，例如木漿、林木碎片、紙、草、 稻草、玉蜀黍的包皮等等。對(duì)于所述原料，纖維素和半纖維素多糖(為方便下文中統(tǒng)稱為纖維素)必須首先被分解為可發(fā)酵的糖類，通常為己糖和戊糖，隨后這些糖類可以通過微生物進(jìn)行發(fā)酵(代謝)以產(chǎn)生醇類。很早前人們就已經(jīng)知道酵母菌，例如布魯爾酵母，能夠?qū)⒖砂l(fā)酵的糖類轉(zhuǎn)化為如甲醇和乙醇的醇類，而且很早以前也已經(jīng)知道，細(xì)菌如梭菌等能夠?qū)⒖砂l(fā)酵的糖類轉(zhuǎn)化為如乙醇、丙醇和丁醇的醇類。所產(chǎn)生的醇類可以從發(fā)酵混合物(例如通過蒸餾)中分離出來并被使用，例如用作燃料。
用作燃料的乙醇以這種方式的生產(chǎn)最近已經(jīng)受到很多關(guān)注；然而丁醇，更具體而言正丁醇，可能是更吸引人的用作燃料的選擇，因?yàn)樗菀淄瑐鹘y(tǒng)液體碳?xì)淙剂匣旌希⑶乙驗(yàn)樗娜紵a(chǎn)熱高于乙醇的產(chǎn)熱。
典型地，通過使用稀釋或者濃縮的無機(jī)酸例如硫酸或者鹽酸的水解，可完成纖維素向可發(fā)酵糖類的降解。雖然酸水解是非常高效的，但在可進(jìn)行隨后的發(fā)酵步驟前，水解液必須被中和，例如通過碳酸鈣，而且酸并且中和堿顯著地促進(jìn)從纖維素原料生產(chǎn)醇類的消
^^ ο 可發(fā)酵的糖類，多糖(纖維素)降解的產(chǎn)物，即使不是大部分，也當(dāng)然也是許多微生物的飼料，包括那些不產(chǎn)生醇類作為代謝產(chǎn)物的微生物。因此為了使利用生產(chǎn)醇類微生物例如布魯爾酵母進(jìn)行的醇類生產(chǎn)最大化，它代表性地需要利用傳統(tǒng)技術(shù)來對(duì)糖類進(jìn)行滅菌。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以通過在至少45°C、尤其至少50°C、特別至少60°C、例如60至 80°C的溫度下使用耐熱性微生物用于纖維素向可發(fā)酵糖的降解和可發(fā)酵糖向醇類的降解， 從而更有效地制得生產(chǎn)自纖維素原料的醇類。通過這種方式，滅菌的需求被減少或者避免， 并且酸水解的需求也被避免。此外，特別是在乙醇或者甲醇正被生產(chǎn)的工藝中，醇類可以在發(fā)酵過程中從發(fā)酵混合物中分離出來因而驅(qū)使發(fā)酵反應(yīng)有更高的醇類收率。

發(fā)明內(nèi)容
因此從一個(gè)方面來看本發(fā)明提供了醇類的生產(chǎn)工藝，其包括在水性介質(zhì)中以至少 45°C的溫度使用耐熱性微生物在纖維素材料中裂解多糖以產(chǎn)生可發(fā)酵的糖類，以至少45°C的溫度利用耐熱性微生物使所述糖類水溶液發(fā)酵以產(chǎn)生醇或者鏈烷酸酯，如果需要的話則減少所述鏈烷酸酯以產(chǎn)生醇類，并從所述水溶液中除去所述醇類。
利用微生物對(duì)可發(fā)酵糖類進(jìn)行的轉(zhuǎn)化可以產(chǎn)生醇。然而可選擇地，尤其在將要制備丁醇的工藝中，可以使用產(chǎn)生鏈烷酸酯(例如丁酸酯或者乙酸酯)而不是醇或者除醇之外產(chǎn)生鏈烷酸酯(例如丁酸酯或者乙酸酯)的微生物。鏈烷酸酯可以被分解例如氫化，以形成相應(yīng)的醇類，同時(shí)首先從或者不從發(fā)酵混合物中分離出來。大體上，然而，發(fā)明工藝將優(yōu)選包括發(fā)酵以產(chǎn)生醇，并將不包括鏈烷酸酯分解。
“耐熱性”此處意味著微生物必須能夠在至少45°C溫度的水溶液中增殖例如至少 10個(gè)小時(shí)的相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，優(yōu)選至少50°C的溫度，更優(yōu)選至少60°C，尤其60至80°C。
發(fā)明工藝中的發(fā)酵和纖維素分解步驟優(yōu)選在至少50°C、更優(yōu)選至少60°C、尤其60 至80°C的溫度下完成。
在本發(fā)明工藝一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，在單個(gè)步驟中使用耐熱性微生物組合完成多糖至可發(fā)酵糖的分解和可發(fā)酵糖至醇類(或者至鏈烷酸酯)的轉(zhuǎn)化。在這一實(shí)施方案中，可以同時(shí)地或者連續(xù)地和在單個(gè)步驟中或者重復(fù)地將不同微生物加入到纖維素材料中。
可以照常規(guī)完成從發(fā)酵介質(zhì)中移除醇(或者鏈烷酸酯)，例如通過在發(fā)酵已經(jīng)發(fā)生時(shí)從發(fā)酵介質(zhì)中蒸餾，或者更優(yōu)選通過從發(fā)酵混合物上面抽出氣體和從抽出的氣體中濃縮醇(或者鏈烷酸酯)。當(dāng)將要制備的醇為甲醇或者，尤其是乙醇時(shí)該工藝是尤其優(yōu)選的。 在這一實(shí)施方案中，尤其優(yōu)選從發(fā)酵混合物上面循環(huán)氣體，通過冷凝器并回到發(fā)酵混合物中或者上面。進(jìn)行所述醇移除操作的裝置本身是新穎的并形成發(fā)明的另一個(gè)方面。因此從這一方面來看本發(fā)明提供醇類收集裝置包括有加熱器的發(fā)酵容器、凝結(jié)器、和從所述容器至所述凝結(jié)器并回到所述容器的氣體管道。優(yōu)選提供的裝置配有泵以利于氣體從發(fā)酵容器流至冷凝器，配有冷卻器(例如冷卻罩)用于凝結(jié)器，和在凝結(jié)器中有出氣口用于在此凝結(jié)液體的移除。
從另一個(gè)方面來看本發(fā)明提供一種醇(例如乙醇、甲醇或者丁醇)的生產(chǎn)工藝，該工藝包括以60至80°C的溫度在氣體氛圍下利用能夠?qū)⑺鎏穷愞D(zhuǎn)化為醇的微生物使可發(fā)酵糖類(例如己糖和/或戊糖)的水溶液在發(fā)酵容器中發(fā)酵，并且在發(fā)酵過程中從所述氣體氛圍抽氣體進(jìn)入冷凝器中從而使所抽出的醇類凝結(jié)出來。
在這一工藝中，優(yōu)選使用惰性氣體，例如氮?dú)狻錃饣蛘叨趸纪ㄟ^發(fā)酵混合物，從而增加從發(fā)酵容器移除出來的氣體氛圍中的醇含量。該氣體可以代表性地為在它從凝結(jié)器通過后從發(fā)酵容器中抽出的氣體。此外氣體的抽出移動(dòng)醇類生產(chǎn)反應(yīng)平衡從而增加醇類生產(chǎn)。類似地，為了催化該反應(yīng)以產(chǎn)生更高收益的醇類，可以通過選擇性膜或者滲透汽化技術(shù)從發(fā)酵介質(zhì)中移除醇類。
纖維素分解為可發(fā)酵的糖類和可發(fā)酵糖類向醇類的轉(zhuǎn)化，根據(jù)本發(fā)明所述，可以在單個(gè)生物反應(yīng)器或者兩步反應(yīng)系統(tǒng)中完成，并且用于完成纖維素向糖類和糖類向醇類轉(zhuǎn)化的微生物或者微生物混合物可以相同或者不同。
用于多糖分解的微生物可以是任何能夠完成這一任務(wù)的耐熱性微生物。適合的微生物可以在任意堆肥堆的熱中心找到。高耐熱性微生物可以通過培養(yǎng)一個(gè)樣品以持續(xù)高溫從所述環(huán)境中分離得到，例如以5°C的增量將溫度從35°C升至所希望的操作溫度。可選地，并且通常更優(yōu)選，所屬有機(jī)體可以通過在所希望的、提高的操作溫度下進(jìn)行培養(yǎng)，從原始材料中分離得到?？捎梦⑸锓N類的例子包括熱纖梭菌、糞堆梭菌(C. stercorarum)、 產(chǎn)氣莢膜梭菌和嗜熱解淀粉梭菌，尤其熱纖維素梭菌DSM1237/糞堆梭菌(C. stercorarum) DSM8532、產(chǎn)氣莢膜梭菌DSM16021和嗜熱解淀粉梭菌DSM2335 (也參見Ozkan等，J. Ind. Micribiol. & Biotech. 27 :275-280(2001))。
適合的纖維素分解促進(jìn)微生物包括那些產(chǎn)生纖維素酶、水解酶、漆酶和/或過氧化物酶的微生物。具有纖維素降解酶的梭菌菌株是已知的(參見例如^kka等， Agricultural and Biological Chemistry 53 :905-910 (1989)，禾口 Kato 等 Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 54 :2043-2047 Q004))，并可以被方便地用于本發(fā)明。
如果希望，用于纖維素分解的微生物可以包括能夠降解木素的有機(jī)體?；蛘吣舅乜梢詮墓に囍幸瞥?，并用作燃料以提供全部工藝所需的部分能量。
用于可發(fā)酵糖向醇類轉(zhuǎn)化的微生物也可以是能夠完成這一轉(zhuǎn)化的任意耐熱性微生物?？梢酝ㄟ^培養(yǎng)候選物來鑒別用于醇類生產(chǎn)的耐熱性微生物，例如在本發(fā)明工藝所希望操作溫度下的酵母菌或者梭菌菌株，或者可選擇但是較少優(yōu)選在從較低溫但升溫至所希望操作溫度的持續(xù)高溫下的菌株，例如以5°C的增量將溫度從40°C升至所希望的操作溫度。耐熱性梭菌菌株是已知的，例如熱纖維梭菌、發(fā)光梭菌、熱產(chǎn)硫磺梭菌、 熱硫化氫梭菌、C. caminithermale、糞堆梭菌、嗜熱乳酸梭菌、熱糞梭菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、 C. thermopapyroliticum、熱丁酸梭菌、帕姆酒耐熱梭菌和熱解糖梭菌(參見例如Mendez 等，Int. J. Syst. Bacterid. 41 :281-283 (1991), Jin 等，Int. J. Syst. Bacteriol. 38 279-281 (1998), Le Ruyet 等，Syst. Appl. Microbiol. 6 196-202 (1985), Madden, Int. J. Syst. Bacteriol. 33 :837-840 (1983)，Hyun 等，J. Bacteriol. 156 :1332-1337 (1983)， Ng 等，Arch. Microbiol. 114 :1-7(1977), Wigel 等，J. Ind. Microbiol, and Biotech. 24 7-13(2000), Lawson 等，Syst. Appl. Microbiol. 14:135-139(1991)，Hollaus 等，Arch. Micriobiol. 86 :129-146(1972)和 McClung，J. Bacteriol. 29 :189-202 (1935))。如 UBA 305 一禾中所述的菌株被儲(chǔ)存于 South American Biotechnology and Applied Microbiology Culture Collection.能夠使至少一些糖類發(fā)酵形成尤其為乙醇和丁醇的有用鏈烯醇的其它微生物種類包括可利市嗜熱產(chǎn)氫菌(參見^icharova等，Arch. Microbiol. 160 492-497 (1993))、乙酸乙基嗜熱擬桿菌(參見 Ben-Basset 等，Arch. Microbiol. 128 365-370 (1981) )、Thermoanaerobium Iactoethylicum(參見 Kondratieva Arch. Microbiol. 151 117-122 (1989))、食甲基丁酸桿菌(參見 Wordet 等，F(xiàn)uel 70(1990))，和， 較少優(yōu)選，Pyrodictium abyssi (參見 Pley 等，Syst. Appl. Microbiol. 14 :245-253 (1991)) 和丁醇棲高溫菌(參見 Zillig 等，J. Bacteriol. 172 :3959-3965 (1990))。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，用于醇類生產(chǎn)的微生物為能夠從鏈烯醇生物前體產(chǎn)生鏈烷酸酯的微生物的基因轉(zhuǎn)變形式，基因轉(zhuǎn)變?yōu)榍贸?即使失去能力)或者刪除一種負(fù)責(zé)鏈烯醇生物前體向鏈烷酸酯轉(zhuǎn)化的基因。例如如果是梭菌，這可能包括敲除或者刪除負(fù)責(zé)將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為乙酸酯和/或?qū)⒍□］o酶A轉(zhuǎn)化為丁酸酯的基因，或者通過強(qiáng)化或者增強(qiáng)負(fù)責(zé)將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為乙醇或者將丁酰輔酶A轉(zhuǎn)化為丁醇的基因。這可以通過傳統(tǒng)技術(shù)輕易完成，如基因破壞、敲除誘變或者消極的酶進(jìn)化。類似地，微生物可以轉(zhuǎn)染能夠產(chǎn)生反義mRNA以阻止不希望酶(例如當(dāng)丁醇生產(chǎn)為所希望的時(shí)促進(jìn)乙醇生產(chǎn)的酶，等等)生產(chǎn)的質(zhì)粒。它也特別優(yōu)選使用乙醇和丁醇均能生產(chǎn)的微生物的基因轉(zhuǎn)變形式，基因轉(zhuǎn)變?yōu)榍贸?即使失去能力)或者刪除一種負(fù)責(zé)乙醇或者丁醇生產(chǎn)的基因。例如關(guān)于梭菌這可能包括敲除或者刪除負(fù)責(zé)將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為乙醇或者將丁酰輔酶A轉(zhuǎn)化為丁醇或者將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為丁酰輔酶A的基因，或者增強(qiáng)負(fù)責(zé)將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為乙醇或者將丁酰輔酶A轉(zhuǎn)化為丁醇的基因。這也可以通過傳統(tǒng)技術(shù)簡(jiǎn)單完成。
因此，有代表性地，乙醛脫氫酶或者乙醇脫氫酶這些酶基因的補(bǔ)充可以使乙醇生產(chǎn)提高，同時(shí)可以伴隨著磷酸乙酸轉(zhuǎn)移酶、乙酸酯激酶、硫解酶、乙酰乙酰輔酶A 乙酸酯/ 丁酸酯輔酶-A轉(zhuǎn)移酶、乙酰乙酸脫羧酶、3-羥基丁酰輔酶A脫氫酶、巴豆酸酶、丁酰輔酶A 脫氫酶、磷酸丁酰轉(zhuǎn)移酶、丁酸酯激酶、丁醛脫氫酶、醛/醇類脫氫酶E和丁醇脫氫酶這些酶基因的刪除、失效或者抑制或者這些酶的失效或者為此使用反義RNA的RNA編碼的失效。類似地，丁醛脫氫酶、醛/醇類脫氫酶E、或者丁醇脫氫酶和任選的硫解酶、3-羥基丁酰輔酶A 脫氫酶、巴豆酸酶和丁酰輔酶A脫氫酶這些酶基因的補(bǔ)充可以使丁醇生產(chǎn)提高同時(shí)可以伴隨著乙醛脫氫酶、乙醇脫氫酶、磷酸乙酸轉(zhuǎn)移酶、乙酸酯激酶、乙酰乙酰輔酶A 乙酸酯/ 丁酸酯輔酶-A轉(zhuǎn)移酶、乙酰乙酸脫羧酶、磷酸丁酰轉(zhuǎn)移酶和丁酸酯激酶這些酶基因的刪除、 失效或者抑制或者這些酶的失效或者為此使用反義RNA的RNA編碼的失效。
用于提高丁醇生產(chǎn)的所述操作的適合起始物種包括熱丁酸梭菌、帕姆酒耐熱梭菌、熱糞梭菌、熱解糖梭菌、淤泥真桿菌、可利市嗜熱產(chǎn)氫菌，非乳解假支桿菌(Pseudoamibacter alactolyticus)、乙酸乙基嗜熱擬桿菌、Thermoanaerobium lactyloethyli cum λ Thermoproteus uzoniensis、Pyrodictium abyssi、丁酉享?xiàng)邷鼐?、斯梯特高溫球菌和食甲基丁酸桿菌。
因此，例如，丁醇生產(chǎn)可以通過利用帶有基因aad的質(zhì)粒pCAAD或者pTHAAD 進(jìn)行的改造在梭菌中得到提高(參見Nair等，J. Bacterid. 176 :871-885(1994) 和 J. Bacteriol. 176 :5843-5846 (1994)禾口 Green 等，Biotech, and Bioeng. 58 215-221 (1998))。在誘導(dǎo)基因進(jìn)入一系列梭菌種類中適合使用的其它質(zhì)粒例如被 Blaschek 等在 FEMS Microbiology Reviews 17:349-356(1995)中所討論。反義 RNA 可以被類似地用于抑制遠(yuǎn)離所希望鏈烯醇類直接生產(chǎn)的基因的作用(參見Tummala等，在 J. Bacteriol. 185 :1923-1934(2003)中)。當(dāng)然也可以使用經(jīng)典的誘變-作者如Annous 等，在Appl. Env. Microbiol. 57 =2544-2548 (1991)中已經(jīng)報(bào)道了在利用梭菌的增壓丁醇生產(chǎn)中經(jīng)典誘變的成功應(yīng)用。
耐熱性醇類/鏈烷酸酯生產(chǎn)微生物的所述基因轉(zhuǎn)變形式是新穎的并形成了本發(fā)明的另一個(gè)方面。從該方面來看本發(fā)明提供一種耐熱性微生物，例如能夠在超過45°C的溫度下增殖，尤其是超過50°C，特別是超過60°C，優(yōu)選梭菌種類，其能夠代謝己糖和/或戊糖以產(chǎn)生乙醇和/或丁醇，其中編碼將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為乙酸酯、丁酰輔酶A或者乙醇的酶的基因或者編碼將丁酰輔酶A轉(zhuǎn)化為丁酸酯的酶的基因失效或者被刪除。特別優(yōu)選，至少兩個(gè)所述基因，尤其兩個(gè)或者三個(gè)所述基因，失效或者被刪除。在該文中的失效或者刪除包括轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生減少或者預(yù)防基因成功表達(dá)的反義RNA。
如上所述，在產(chǎn)生醇類或者鏈烷酸酯的發(fā)明工藝中有用的用于分解生物質(zhì)以生產(chǎn)醇類或者鏈烷酸酯生成用或者作為修飾原料的底物的微生物例子包括丙酮丁醇梭菌(于 37°C生長(zhǎng))；拜氏梭菌(于35 生長(zhǎng))；約氏梭菌(分解纖維素二醣、七葉苷和木糖，生長(zhǎng)于 45°C、pH 7. 0) ；C. thermocopriae (分解纖維素和各種糖類，生長(zhǎng)于 60°C、pH 6. 5-7. 3)； 熱解糖梭菌(分解蔗糖、糊精和果膠，生長(zhǎng)于陽_62°0 ；熱硫化氫梭菌(分解淀粉、纖維素二醣、葡萄糖、木糖和可溶性糖類，生長(zhǎng)于68°C、pH 6. 9-7. 5)；熱丁酸梭菌(分解可溶性糖類，生長(zhǎng)于55°C，pH 6.8-7.1)；帕姆酒耐熱梭菌(分解糖類，生長(zhǎng)于55°C、pH 6.6)；嗜羧酸梭菌(C. carboxidivorans)(分解葡糖糖、淀粉、纖維素、纖維素二醣和果膠，生長(zhǎng)于 38°C、pH 6.2)；乙酸乙基嗜熱擬桿菌(分解淀粉、葡萄糖和其它可溶性糖類，生長(zhǎng)于65°C， pH 5.5-8.5) ；Thermoanaerobium Iactoethylicum(分解淀粉、葡萄糖和其它糖類，生長(zhǎng)于 65°C、pH 7.0) ；Pyrodictium abyssi (分解淀粉和明膠，生長(zhǎng)于 97°C、pH 5.5)；斯梯特高溫球菌(分解蛋白胨、淀粉和果膠(ρ印tin)，生長(zhǎng)于73-77°C、pH 6.5)；普氏產(chǎn)醋桿菌 (Oxobacter pfennigii)(生長(zhǎng)于 36_38°C、pH 7.3)；食甲基丁酸桿菌(生長(zhǎng)于 37°C、pH 6. 0)；禾口 Burkholderia xenovorans。
如上所述，在產(chǎn)生丁醇或者丁酸酯的發(fā)明工藝中有用的用于分解生物質(zhì)以生產(chǎn)丁醇或者丁酸酯生成用或者作為修飾原料的底物的進(jìn)一步微生物例子包括熱解糖梭菌 ATCC 7956(產(chǎn)生丁醇，生長(zhǎng)于45°C )；帕姆酒耐熱梭菌DSM 5974(產(chǎn)生丁酸酯，生長(zhǎng)于 55°C )；嗜羧酸梭菌(C. carboxidivorans)ATCC BAA-624 (產(chǎn)生丁醇，生長(zhǎng)于至多 40°C )；乙酰乙基熱厭氧桿菌ATCC 33沈5(產(chǎn)生丁酸酯，生長(zhǎng)于60°C)；斯梯特高溫球菌DSM 5沈2(產(chǎn)生異丁酸酯，生長(zhǎng)于75°C )；和普氏產(chǎn)醋桿菌(OxcAacter pfennigii)DSM 3222(產(chǎn)生丁酸酯，生長(zhǎng)于37°C )。所有這些都有一個(gè)酸產(chǎn)生階段隨后是(丁醇)產(chǎn)生階段，-然而最初的丁酸酯生成對(duì)嗜羧酸梭菌(C. carboxidivorans)、乙酸乙基嗜熱擬桿菌和尤其0. pfennigii 特別有效。
在本發(fā)明一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，用于多糖向糖分解和糖向醇轉(zhuǎn)化的微生物是同類，例如梭菌屬。
其中所使用的微生物是缺氧的，相關(guān)工藝步驟優(yōu)選在無氧或者氧耗盡的氛圍(例如含有O至10摩爾％氧氣，優(yōu)選O至5摩爾％，尤其O至2摩爾％ )下進(jìn)行。以這種方式來限制需氧微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)資源的競(jìng)爭(zhēng)。特別優(yōu)選處理過的組合物，例如通過在減壓下暴露或者通過利用如氮?dú)?、二氧化碳或者惰性氣體的非氧氣體沖洗，對(duì)水性纖維素材料或者水性糖溶液進(jìn)行處理以減少氧氣含量。
如上所述，當(dāng)甲醇或者乙醇正在被生產(chǎn)時(shí)可以在發(fā)酵過程中將其從發(fā)酵混合物上的氣體中移除?？蛇x地，無論正被生產(chǎn)的醇的性質(zhì)如何，醇類產(chǎn)物可以通過蒸餾從發(fā)酵混合物中移除。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，可以在發(fā)酵過程中或者在發(fā)酵后通過將水性發(fā)酵混合物同與水不混溶的有機(jī)液體例如液烴接觸來移除醇類，優(yōu)選在發(fā)酵過程中?？梢酝ㄟ^蒸餾從有機(jī)液體中移除醇類或者液體與所產(chǎn)生的醇類可以直接用作燃料。再一次地，如果在發(fā)酵過程中以這種方式提取醇類，可以驅(qū)使發(fā)酵反應(yīng)以增加全部的醇類生成。
用于發(fā)明工藝的粗原料可以是任意方便的纖維素材料。優(yōu)選包括木材(例如木漿)、紙、林木、草、麥稈、玉蜀黍的包皮或類似物的材料。當(dāng)種子或者堅(jiān)果像這樣不是特別希望的原料時(shí)，可以方便地使用來自壓榨植物油所得到的種子或者堅(jiān)果廢料。
有利地，原料接受化學(xué)和/或物理上的預(yù)處理，例如浸離法或者蒸汽處理，以加速其后的纖維素分解。
現(xiàn)在將參考下列非限制性的實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明


圖1為根據(jù)發(fā)明所述裝置的示意圖。
關(guān)于圖1，那里展示了用于如乙醇的醇類生產(chǎn)的裝置1。含有通過纖維素降解所產(chǎn)生的在水溶液3中的可發(fā)酵糖類的發(fā)酵容器2擁有加熱夾套4以保持70 士 5°C的溶液溫度。 管道5從容器2至凝結(jié)器單元6進(jìn)行導(dǎo)聯(lián)，凝結(jié)器單元有水冷卻夾套7以保持溫度接近于外溫并由此引起醇類8的凝結(jié)。返回管道9通過泵10從凝結(jié)器單元6導(dǎo)聯(lián)回發(fā)酵容器2。 在返回管道9中提供閥門11，從而像所希望或者所需要的那樣在裝置中引入空氣或者氮?dú)饣蛘呤钩瑝簭?fù)原。
實(shí)施例 實(shí)施例1 多糖分解 纖維素材料，在這一例子中是木漿，被通過水蒸汽爆炸進(jìn)行預(yù)處理以促進(jìn)隨后的微生物降解。往預(yù)處理的木漿中加入來自堆肥堆的水性接種。.混合物于60°C下保持三天。
實(shí)施例2 醇牛產(chǎn) 對(duì)實(shí)施例1的產(chǎn)物接種產(chǎn)生丁醇的梭菌菌株并在氮?dú)夥諊掠?0°C培養(yǎng)兩天隨后通過蒸餾復(fù)原產(chǎn)生的丁醇。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)醇的工藝，其包括在水性介質(zhì)中以至少45°c的溫度使用耐熱性微生物在纖維素材料中裂解多糖以產(chǎn)生可發(fā)酵的糖類，以至少45°C的溫度利用耐熱性微生物使所述糖類水溶液發(fā)酵以產(chǎn)生醇或者鏈烷酸酯，如果需要的話則減少所述鏈烷酸酯以產(chǎn)生醇，并從所述水溶液中除去所述醇。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其中裂解和發(fā)酵在至少60°C的溫度下完成。
3.—種生產(chǎn)醇的工藝，其工藝包括以60至80°C的溫度在氣體氛圍下利用能夠?qū)⑺鎏穷愞D(zhuǎn)化為醇的微生物使可發(fā)酵糖類的水溶液在發(fā)酵容器中發(fā)酵，并且在發(fā)酵過程中從所述氣體氛圍抽出氣體進(jìn)入冷凝器中從而使所抽出的醇類凝結(jié)出來。
4.一種生產(chǎn)醇的工藝，其工藝包括以60至80°C的溫度利用能夠?qū)⑺鎏穷愞D(zhuǎn)化為醇的微生物使可發(fā)酵糖類的水溶液在發(fā)酵容器中發(fā)酵，并且在發(fā)酵過程中從所述溶液抽出
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的工藝，包括利用能夠?qū)⑺鎏穷愞D(zhuǎn)化為丁醇的微生物使所述可發(fā)酵糖類水溶液發(fā)酵。
6.一種能夠代謝己糖和/或戊糖以產(chǎn)生乙醇和/或丁醇的耐熱性微生物，其中編碼將乙酰輔酶A轉(zhuǎn)化為乙酸酯、丁酰輔酶A或者乙醇的酶的基因或者編碼將丁酰輔酶A轉(zhuǎn)化為丁酸酯的酶的基因失效或者被刪除。
7.收集醇的裝置包括具有加熱器的發(fā)酵容器；一個(gè)冷凝器；和一個(gè)從所述容器至所述凝結(jié)器并回到所述容器的氣體導(dǎo)管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生產(chǎn)醇的工藝，其包括在水性介質(zhì)中以至少45℃的溫度使用耐熱性微生物在纖維素材料中裂解多糖以產(chǎn)生可發(fā)酵的糖類，以至少45℃的溫度利用耐熱性微生物使所述糖類水溶液發(fā)酵以產(chǎn)生醇或者鏈烷酸酯，如果需要的話則減少所述鏈烷酸酯以產(chǎn)生醇，并從所述水溶液中除去所述醇。
文檔編號(hào)C12P7/06GK102186981SQ200980140945
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者H·K·科特拉爾, P·尼高, M·特羅內(nèi)-霍爾斯特 申請(qǐng)人:斯塔特伊公司