[发明专利]一种乙醇和丁二酸的联合发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乙醇和丁二酸的生产方法，具体地说，涉及一种 利用生产乙醇和丁二酸的联合发酵方法。

背景技术

丁二酸又称为琥珀酸，是一种二元有机酸，它是一种重要的C₄平台化合物，可作为合成复杂有机化合物的中间体，广泛应用于制药、 食品加工、合成塑料、橡胶、防护涂料、染料和其它工业中。目前， 已有超过250种以苯为原料的化工产品可以通过丁二酸转化获得，因 此丁二酸的市场需求量不断增加。

生产丁二酸的方法主要有两种：化学合成法和微生物发酵法。传 统的化学合成法因使用化石原料、环境污染等原因使丁二酸的生产规 模和应用受到较大限制。微生物发酵法生产丁二酸由于效率高、污染 小等众多优点，正在被广泛深入地研究。根据化学计量式可知，每生 产1mol丁二酸需要固定1mol二氧化碳，即每生产1吨丁二酸至少需要 消耗0.37吨二氧化碳。目前丁二酸发酵过程中二氧化碳的补给主要有 两种方法：一是直接通入二氧化碳，二是利用碳酸盐(如碳酸钠、碳 酸钙或碳酸镁等)。两种方法都需要增加额外的生产成本。

乙醇俗称酒精，不仅是一种非常重要的有机化工原料和溶剂，而 且因其可再生和对环境无污染，被认为是可替代石油类不可再生资源 的最有发展前景的液体燃料，我国燃料乙醇的市场规模正急剧扩大。 在发酵生产乙醇的过程中，会产生大量的废气，废气中95％以上为温 室气体CO₂，其对大气环境造成的影响不容忽视。目前主要通过回收 CO₂生产液态CO₂、轻质碳酸钙、全降解塑料——聚碳酸亚丙酯树脂， 但其回收利用的成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本低、生产效率高、环境污染小、 辅料消耗少的乙醇和丁二酸生产方法。

为达到上述目的，本发明提供一种乙醇和丁二酸的联合发酵方 法，其分别在乙醇发酵系统中发酵生产乙醇、在丁二酸发酵系统中发 酵生产丁二酸，并将发酵乙醇过程中产生的气体通入发酵生产丁二酸 的体系中。

所述发酵生产乙醇的微生物可为酵母菌或细菌。

所述发酵生产丁二酸的微生物可为放线杆菌，厌氧螺菌或重组大 肠杆菌等。

所述发酵生产乙醇的底物为淀粉基原料、蔗糖基原料、果糖基原 料中的一种或两种及两种以上的混合物。

所述发酵生产丁二酸的底物为淀粉基原料、蔗糖基原料、果糖基 原料中的一种或两种及两种以上的混合物。

所述发酵乙醇过程中产生的气体经洗涤、过滤除菌和冷冻压缩后 通入发酵生产丁二酸的体系中。

所述洗涤为乙醇发酵尾气经高锰酸钾洗涤收集。

所述经洗涤、过滤除菌和冷冻压缩后的气体99.9％以上为CO₂气 体，以1∶(0.1～0.4)的通风比通入发酵生产丁二酸的体系中。

本发明方法将两个重要大宗化学品乙醇和丁二酸的生产体系进 行联合，将乙醇发酵过程中产生的CO₂尾气用于丁二酸的发酵生产过 程，既有效减少了乙醇发酵过程中CO₂的排放对环境的影响，降低了 乙醇发酵生产中尾气处理的成本，又为使丁二酸发酵过程中添加碳酸 盐的量大幅度降低，有效降低了丁二酸生产的辅料消耗。

与传统的独立发酵工艺相比，本发明的方法采用联合集成工艺， 具有以下特点：

1)两个系统串联，简化了乙醇发酵生产中的CO₂废气处理方法， 降低了设备投资和生产成本；

2)乙醇发酵过程中产生的二氧化碳应用与丁二酸发酵，作为合 成丁二酸的碳源之一，提高了碳源利用率，降低了丁二酸发酵的原料 成本；

3)CO₂的回收利用，降低了乙醇发酵过程中温室气体的排放量， 有利于保护环境。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中所述的百分含量，如果没有特别说明，均为质量百分含 量。

实施例1建立乙醇发酵体系

乙醇发酵体系的建立，包括如下步骤：

(1)平板培养

平板培养基的组成为葡萄糖3％，酵母膏0.5％，蛋白胨0.5％，琼 脂2％。将酒精酵母菌种接种到该培养基中，33℃培养28小时。