[发明专利]从发酵物中连续分离需要的有机材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过闪蒸从发酵物、特别是乳酸发酵物或醇类发酵物中连续分离需要的有机材料的方法。所述方法特别地可以避免抑制发酵反应，并获得很高的产量和产率。

背景技术

工业发酵、特别是乳酸发酵物或醇类发酵的方法已广为人知，这些方法使得生产能被用于各种应用的需要的有机产物成为可能。

来自发酵的需要的有机产物的分离问题，特别是它们从生物质中分离的问题会经常出现。

特别地，采用吸附剂(比如活性炭)就可以进行液/液萃取或分离。但是，对于液/液萃取，有必要找到一种在水相和有机相之间具有良好分离系数的溶剂，且如果希望将水相再循环至发酵槽中以便提高产量和产率，这种溶剂也有必要不是发酵的抑制剂，且如果可能，它在水相中应有很低的溶解度。这仍然是罕见的情形。为了用吸附剂处理，还需要热力学非常有利，且该吸附剂不能产生有毒物质。而且，有必要考虑解吸附作用和清洗相；这种解决办法对于工业规模应用常常是很复杂的。

也可以进行需要的有机产物的气提，特别是采用在发酵期间产生的不可冷凝产物，比如二氧化碳、甲烷和氢气。然而，这被证明是很复杂的，因为发酵温度在30℃或者40℃的范围，且在此温度下，根本不可能采用发酵期间产生的不可冷凝产物完全地、简单地气提有机化合物和水。因此，有必要采用大型压缩机再循环这些不可冷凝产物，在复杂发酵槽中采用搅拌系统以分散这些气体，采用带有制冷单元的歧化浓缩系统以便有效地捕捉有机化合物。而且，这也不会使发酵槽中的温度增加或者压力降低，从而不会损害微生物和降低需要的反应的产量。

因此，需要开发一种可靠的、工业上可实现的方法来有效地分离发酵产生的需要的有机产物，同时，还要避免上面提到的缺陷。

发明内容

本发明人开发了一种分离发酵产生的需要的有机产物的方法，包括从发酵槽中取出发酵液(must)，以便在与发酵槽分离的装置中随后分离(气提)需要的有机化合物，然后特别地将残余物从分离器再循环到发酵槽。特别地，该步骤通过在真空下工作的闪蒸室中降低发酵液的压力进行。有机化合物被闪蒸并用水携带，作为闪蒸室残余物，发酵液通过将溶剂蒸发被冷却，在一定的温度下将水再循环至发酵槽以便其吸收发酵放出的热量。在闪蒸室中，调节压力以便得到使发酵槽热平衡的温度。按照所需将热量供应于闪蒸。

为了避免微生物脆弱的缺陷(其可能在闪蒸时破裂)，在闪蒸前将生物质分离，例如，通过超滤作用，保留物被直接送回至发酵槽，滤液被送至闪蒸。

因此，这种技术解决办法可以避免将不可冷凝产物引入发酵槽，从而避免在发酵槽中使用冷凝器或复杂的搅拌装置。这也使在发酵槽中避免使用热交换器成为可能，因为通过再循环冷却的闪蒸残余物提供热平衡，因此简化发酵槽中的技术，其不再需要内部交换器或者搅拌系统。特别地，该方法使得避免阻止发酵反应和获得良好的产量和产率成为可能。

因此，本发明的主要目的是连续分离来自发酵槽中发酵的有机产物，包括至少下列步骤：

a)在发酵期间从发酵槽中取出部分发酵液；

b)分离生物质，其被送至发酵槽；

c)将步骤b)中分离的液体闪蒸，并获得于气相中的有机产物；和

d)将有机产物分离。

该方法优选连续进行或者分批进行。

术语“发酵”是指将碳源、特别是葡萄糖中含有的化学能量转化成可以被细胞直接使用的另一种形式的能量的生物化学反应，特别是在分子氧不存在的情况下。本发明的发酵特别是指乳酸发酵物发酵和优选指醇类发酵，其是代谢链的结果，其将可发酵的糖类，特别是通过酵母，转化成醇类和二氧化碳，同时放出热量。本发明的发酵会导致需要的有机产物的产生。

术语“发酵液”是指反应介质，特别地包括生物质、可发酵产物和通过发酵获得的有机产物。

术语“生物质”是指存在于发酵介质中的所有的生物，一般为微生物。

本发明使用的发酵槽是一种技术装置，其中微生物(比如酵母、细菌、用显微镜可见的真菌、藻类)或者动物或植物细胞繁殖来进行需要的有机分子的生物转化。该生物反应通常使得控制培养条件成为可能，比如温度、PH和通风。在发酵槽中，温度一般在30至45℃之间。