[发明专利]在发酵生产1,3－丙二醇过程中使用氨水代替部分NaOH和氮源的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程领域，具体的说涉及发酵法生产1，3-丙二醇的工艺方法。

技术背景

1，3-丙二醇具有多种用途，特别是大量用于制备聚酯，这种聚合物具有突出的性能。因此，生产1，3-丙二醇其市场价值是不容置疑的。特别是降低生产1，3-丙二醇的成本是市场竞争的关键，目前生产1，3-丙二醇的方法有多种，如国际壳牌研究有限公司申请的中国专利01806835.9就公开一种制备1，3-丙二醇的方法。目前发酵法生产1，3-丙二醇也是重要的方法之一。但目前发酵法生产1，3-丙二醇过程中，国内外同类型发酵只采用单一的NaOH或KOH调节培养基PH。调节PH使用的是NaOH、KOH，发酵培养基中氮源使用的是酵母粉、尿素、硫酸铵等氮源。由于NaOH、KOH和酵母粉、尿素、硫酸铵的市场价格比较高。相应的提高1，3-丙二醇市场价位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在发酵生产1，3-丙二醇(PDO)过程中使用氨水代替部分NaOH和氮源的工艺方法。氨水成本均低于NaOH、KOH，和发酵培养基中氮源使用的酵母粉、尿素、硫酸铵等。将氨水以一定比例加入NaOH溶液中，以代替部分NaOH和氮源，从而达到降低1，3-丙二醇生产成本的目的。

本发明将氨水与NaOH溶液以体积比1∶0.1-10比例混合，使氨水与NaOH混合溶液中和在发酵生产1，3-丙二醇中发酵产生的有机酸，调节发酵过程的PH值，同时氨水作为氮源供菌体吸收利用，减少发酵的初始氮源及中间补氮量。

将种子培养液加入含0.05-0.1％的酵母粉、0-0.2％的硫酸铵、10-50％甘油的初始发酵培养基，在发酵温度35～40℃条件下利用克雷伯氏肺炎杆菌或克雷伯氏产酸杆菌发酵生产PDO，在发酵的过程中通入0.2～1.0vvm的空气，搅拌转速50～300rpm，控制pH值6.5～7.5，菌体生长过程产酸由氨水与NaOH混合溶液中和，氨水与NaOH以体积比1∶0.1-10比例混合。根据液相色谱测量的结果调控发酵液中甘油的浓度，32-36小时结束发酵。

具体实施方式

实例1：发酵培养基酵母粉的使用量为0.05％，硫酸铵的使用量0.1％，中间补料用酵母粉使用量为0.05％，补料两次，使用25％氨水和35％NaOH的混合溶液调节PH，其体积比为1∶2。最终发酵结果1，3-丙二醇可达到68.2g/l，甘油对1，3-丙二醇的质量转化率为44.8％。

实例2：发酵培养基酵母粉的使用量为0.05％，硫酸铵的使用量0.1％，中间补料用酵母粉使用量为0.05％，补料两次，使用25％氨水和35％NaOH的混合溶液调节PH，其体积比为1∶1。最终发酵结果1，3-丙二醇可达到69.4g/l，甘油对1，3-丙二醇的质量转化率为45.5％。

实例3：发酵培养基酵母粉的使用量为0.075％，硫酸铵的使用量0.15％，中间补料用酵母粉使用量为0.05％，补料两次，使用25％氨水和35％NaOH的混合溶液调节PH，其体积比为2∶1。最终发酵结果1，3-丙二醇可达到66.7g/l，甘油对1，3-丙二醇的质量转化率为46.2％。

实例4：发酵培养基酵母粉的使用量为0.075％，硫酸铵的使用量0.15％，中间补料用酵母粉使用量为0.05％，补料两次，使用25％氨水和35％NaOH的混合溶液调节PH，其体积比为1∶1。最终发酵结果1，3-丙二醇可达到65.9g/l，甘油对1，3-丙二醇的质量转化率为46.1％。

本发明优点是：现行工艺初始发酵培养基中的酵母粉添加量0.1-0.2％，硫酸铵添加量为0.2-0.4％，发酵中间有2-3次补加氮源，每次补加酵母粉0.1-0.2％、硫酸铵0.1-0.2％。本发明与上述现行工艺比较，将初始发酵培养基中的酵母粉添加量减少到0.05-0.1％，硫酸铵添加量减少到0-0.2％，中间补充氮源只用酵母粉，并且用量减少到0.05-0.075％。

综上所述可以看出，按照适当比例将氨水加入NaOH溶液中，减少氮源的使用量，发酵结束1，3-丙二醇的产率及甘油对1，3-丙二醇的质量转化率均不低于改进前工艺。目前市场上酵母粉30000元/吨，硫酸铵价格为500元左右/吨，氨水市场价格每吨400-600元/吨，片状NaOH价格为2000元/吨。将氨水与氢氧化钠混合溶液中代替部分NaOH及氮源，每生产1吨1，3-丙二醇的成本可节约420-780元，大大降低了发酵成本。