[发明专利]一种丙酮丁醇原位萃取连续发酵装置及工艺

权利要求书

1.一种丙酮丁醇原位萃取连续发酵装置，其特征在于：包括一级发酵罐、二级发酵罐和静相罐，一级发酵罐、二级发酵罐和静相罐通过管道串联连接，一级发酵罐配置一号种子罐和二号种子罐，一号种子罐和二号种子罐通过管道与一级发酵罐连接并设有切换阀，二级发酵罐配置碱液流加罐和萃取剂流加罐，碱液流加罐和萃取剂流加罐分别通过管道与二级发酵罐连接，二级发酵罐内设有搅拌器，原料进口管道上设有两台原料泵，两台原料泵通过管道分别与一级发酵罐和二级发酵罐连接，静相罐内设有挡板，挡板两侧分别设有醪液排放管和发酵产物排放管。

2.根据权利要求1所述丙酮丁醇原位萃取连续发酵装置，其特征在于：所述一级发酵罐和/或二级发酵罐为两个以上发酵罐并联或串联。

3.一种根据权利要求1所述丙酮丁醇原位萃取连续发酵工艺，其特征在于：采用常规产酸期发酵和原位萃取产物合成期发酵两级连续发酵法，实施步骤为：

1)发酵种子液预培养：两个种子罐在连续操作中交替进行种子液的预培养，方法是将种子培养基除氧后，采用丙酮丁醇梭菌菌悬液接种，厌氧环境培养至对数生长期；

2)常规产酸期发酵：在一级发酵罐接种前，开启一级发酵罐原料泵，将原料加入一级发酵罐中，通N₂气除氧并进行温浴，种子罐中的种子液通过切换阀向一级发酵罐中接种，静止培养至对数生长期后，补充进料，继续培养直至产生溢流，溢流液进入二级发酵罐，同时打开切换阀，切换至二号种子罐，继续流加种子液，两个种子罐的切换时间为6-8小时；

3)原位萃取产物合成期发酵：在溢流液进入二级发酵罐前，开启二级发酵罐原料泵，将原料加入二级发酵罐中，通N₂气除氧并进行温浴，通过流加碱液保持培养基中的酸碱度，同时流加萃取剂，打开二级发酵罐搅拌器，连续培养8～12小时，得到发酵产物；

4)二级发酵罐发酵液以溢流方式进入静相罐，静止分层后，上层为萃取剂及发酵产物，下层为醪液，排出后分别去后续单元分离出发酵产物并回收萃取剂。

4.根据权利要求3所述丙酮丁醇原位萃取连续发酵工艺，其特征在于：所述种子培养基的组分为每升培养基含：葡萄糖40g、胰蛋白胨6g、酵母浸膏2g、牛肉浸膏2g、(NH₄)₂SO₄3g、MgSO₄·7H₂O 0.2g、KH₂PO₄0.5g和FeSO₄·7H₂O 0.01g。

5.根据权利要求3所述丙酮丁醇原位萃取连续发酵工艺，其特征在于：所述丙酮丁醇梭菌菌悬液的浓度为1×10⁶～1×10⁷个细胞/mL、接种量体积百分比为3～20％、培养温度为30℃～37℃。

6.根据权利要求3所述丙酮丁醇原位萃取连续发酵工艺，其特征在于：所述原料为玉米浆或木薯浆，其在培养基中的含量为20～40g/L；营养物的添加量为：0.3g/L CaCl₂、0.2g/L MgSO₄·7H₂O、0.5g/L KH₂PO4、0.5g/L尿素。

7.根据权利要求3所述丙酮丁醇原位萃取连续发酵工艺，其特征在于：所述一级发酵罐中原料的温浴温度为30℃～37℃下，温浴时间为2～3小时；种子液的接种量为3％～20％(v/v)，接种量的流加速率为每小时5％～8％(v/v)，补充进料的稀释率为0.02h^-1～0.06h^-1。

8.根据权利要求3所述丙酮丁醇原位萃取连续发酵工艺，其特征在于：所述二级发酵罐中原料的温浴温度为30℃～37℃下，温浴时间为2～3小时；流加的碱液为0.5M NaOH溶液，保持培养基pH＝6.0～6.5；流加的萃取剂为油醇(顺-9-十八烯醇，分子式C₁₈H₃₆O)和癸醇中的一种或两种任意比例的混合物，加入的萃取剂与培养基的比例为每小时1∶2～1∶10；搅拌器的搅拌速率为10～125r/min；流加原料的稀释率为0.02h^-1～0.06h^-1。