[发明专利]1，3-丙二醇生产中风量控制方法

说明书

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种1，3-丙二醇生产中风量控制方法。

背景技术

生物发酵法生产1，3-丙二醇的工艺路线有两条支路，一条由甘油生成3-羟基丙醛，进而生产目标产物1，3-丙二醇；另一条由甘油出发，通过三羧酸循环，完成菌体本身的基本代谢，同时生成乳酸、乙酸、丁二醇等副产物。

在这个过程中，低风量能促进3-羟基丙醛的产生，进而保证1，3-丙二醇的获得；而同时，低风量导致副产物乳酸的大量产生，不但消耗了反应底物甘油，更是增加了后提取过程中1，3-丙二醇的分离难度，大大提高了生产成本。

目前现有的方法是采用一个最优风量，既保证1，3-丙二醇的产生，又最大程度地控制乳酸的含量。显而易见，这种折中办法牺牲了部分产能，控制乳酸的含量。显而易见，这种折中办法牺牲了部分产能。而现有生产工艺中，风量在整个发酵过程中基本不变，没有更有效地实现风量对整个发酵的有利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种1，3-丙二醇生产中风量控制方法，该方法降低生产过程中对细菌有毒性物质的含量，方便分离，成本较低，明显提高了1，3-丙二醇产量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该1，3-丙二醇生产中风量控制方法，其特征在于按下述工艺步骤操作：

1、在发酵初期的8小时左右采用500l/h的高风量，保证菌体快速生长，达到OD650=8的较高菌浓水平；

2、 然后调低风量至200l/h ～300l/h，低风量时间12个小时刺激3-羟基丙醛的持续高产；

3、  重新调高风量至500l/h，高风量时间16小时，完成发酵。

采用上述技术方案的有益效果：1,3-丙二醇在发酵中前期比发酵后期产量高，而乳酸在发酵中后期大量产生，二者在时间上有区别，因而很容易想到在发酵前期采用低风量，中后期提高风量，满足整个发酵过程需要。但在发酵前期，较低风量条件下进行发酵，会导致3-羟基丙醛快速累积，超出菌体耐受范围，造成PH上升，菌体死亡。

由上表可以看出，在低风量条件下，3-羟基丙醛在6小时开始大量产生，由于低风量条件下菌体生长较缓慢，菌浓较低，转化3-羟基丙醛生成1，3-丙二醇的能力相对较弱，因而极易造成3-羟基丙醛累积，因3-羟基丙醛浓度过高而造成菌体死亡，PH上升。本发明在发酵前期采用500l/h的风量进行发酵，菌体生长较快，菌浓较高，转化3-羟基丙醛的能力较强。如下所示，一、二、三批次均采用500l/h的风量：

在菌体生长性状良好，菌浓达到OD₆₅₀=8左右水平时，菌体对3-羟基丙醛的耐受能力较高，可以保证在3-羟基丙醛浓度在0.5-1.0的高水平下存活并正常发酵，在8小时左右3-羟基丙醛开始大量产生后，3-羟基丙醛的浓度一直较低， 3-羟基丙醛一直处于相对不足的状态，从而影响了1，3-丙二醇的大量产生。此时采用低风量200l/h ～300l/h，低风量时间12个小时刺激3-羟基丙醛的持续高产。20h以后低风量对3-羟基丙醛的产生已经没有明显刺激作用，同时也是乳酸开始大量产生的阶段，采用500l/h高风量对乳酸产生有一定的抑制作用。

如上表所示，第一批8h后采用200l/h的风量，20h后调整为500l/h的风量；第二批8h后采用250l/h的风量，20h后调整为500l/h的风量；第三批8h后采用300l/h的风量，20h后调整为500l/h的风量。从验证结果可以明显看出，采用高低风量结合进行发酵后，在发酵前期3-羟基丙醛明显提高，且持续时间较长，相应的1，3-丙二醇产量明显提高，与此同时乳酸产量变化不明显。本发明根据发酵过程中各个时期的不同特点，采取适当频率适时地调整风量，最有效地达到高3-羟基丙醛，低乳酸的发酵效果。

具体实施方式

该1，3-丙二醇生产中风量控制方法，其特征在于按下述工艺步骤操作：

1、在发酵初期的8小时左右采用500l/h的高风量，保证菌体快速生长，达到OD650=8的较高菌浓水平，菌体对3-羟基丙醛的耐受能力较高，可以保证在3-羟基丙醛浓度在0.5-1.0的高水平下存活并正常发酵。

2、在发酵8小时左右之后，3-羟基丙醛开始大量产生，3-羟基丙醛的浓度一直较低， 3-羟基丙醛一直处于相对不足的状态，从而影响了1，3-丙二醇的大量产生，然后调低风量至200l/h 或250l/h或300l/h，低风量时间12个小时刺激3-羟基丙醛的持续高产；

3、20h以后低风量对3-羟基丙醛的产生已经没有明显刺激作用，同时也是乳酸开始大量产生的阶段，采用500l/h高风量对乳酸产生有一定的抑制作用，高风量时间16小时，从而完成发酵。