[发明专利]一种用于生物发酵的液态烷烃的预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体涉及一种用于生物发酵的液态烷烃的预处理方法。

背景技术

烷烃，即饱和烃（Saturated group）是只有碳碳单键和碳氢键的链烃，是最简单的一类有机化合物。烷烃性质相对稳定，不易发生反应，在工业上一般直接作为燃料使用。液态烷烃指含有5～16个碳原子的烷烃，在室温条件下通常呈现液态。随着生物技术的发展，液态烷烃作为碳源被广泛应用于发酵领域，如以十二碳正构烷烃生产十二碳二元酸的发酵工艺。

在发酵生产过程中，培养基成分需要经过灭菌操作，从而保证发酵体系的菌种单一、稳定。液态烷烃通常作为碳源及发酵底物使用，相对用量较大，通常采用批次补加的形式加入发酵体系中，因此液态烷烃的灭菌一般需要进行批量灭菌。例如在长链二元酸生产中，专门准备了液态烷烃储罐，将整个发酵周期所需要的烷烃预先存储，并进行灭菌处理。

液态烷烃由于是非极性的，纯品液态烷烃不易染菌，但是由于液态烷烃通常会夹带大量水分，因此成为杂菌滋生的隐患。目前对液态烷烃的灭菌方案都是针对这部分夹带水设计的。液态烷烃的灭菌主要采用蒸汽加热的方式将温度升至121℃，并恒温保压30分钟。在灭菌操作中，通常采用夹套加热的方式进行升温操作，但是夹套升温速度较慢，因此一般会在升温过程中，以通蒸汽的方式进行升温加热。这样的操作会在灭菌的前中期形成较大的蒸发量，从而在蒸汽中夹带大量的烷烃，统计表明这种烷烃损失约占烷烃使用量的10%～20%。同时，底部通蒸汽的方式使蒸汽与烷烃直接接触，因此会形成大量的冷凝水参杂在烷烃中，形成乳化层，为杂菌的侵入提供了水环境，提高了染菌风险。现有条件下，无论对这种灭菌方式进行怎样的优化，都会造成烷烃损失以及形成水相乳化层，从而对发酵造成一定影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于生物发酵的液态烷烃的预处理方法。该方法通过添加改性粘土，对夹带水进行处理，降低了液态烷烃染菌的可能，从而省略了液态烷烃的实消操作，利于大规模生产应用。

本发明的用于生物发酵的液态烷烃的预处理方法，包括如下内容：

（1）将用于生物发酵的液态烷烃进行微波处理，剥离烷烃中的结合水，静置分层，上层为烷烃相，下层为水相；

（2）将有机改性粘土与纯烷烃的混合物直接通入到水相中，进行微波或超声混合，静置分层，上层为烷烃相，下层为未被吸附的水相，吸水后的有机改性粘土吸附于两相界面，得到预处理的液态烷烃。

本发明方法中，用于生物发酵的液态烷烃的含水量为1%～5%（体积）。

本发明方法中，所述的有机改性粘土为有机改性的高岭石、伊利石、蒙脱石或海泡石等粘土，其中有机改性粘土为100～300目。

本发明方法中，所述的有机改性粘土的制备过程为：将有机改性剂进行酸溶，加入预处理的粘土，充分混合，收集固相，洗涤，烘干备用；所述的酸溶采用的是中强性无机酸，优选盐酸或磷酸，浓度为1～10 mol/L；粘土与表面活性剂酸溶液的添加比例为1:1～1:10（g：mL）；混合时间为15～20小时，用水洗涤中性，烘干条件为：70～90℃烘干15～25小时。

其中，所述的有机改性剂为季铵盐类、卵磷脂类、氨基酸类、甜菜碱类等离子表面活性剂，其中优选具有10～16个碳原子的烷基表面活性剂，如十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵、十四烷基二甲基甜菜碱、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、十五烷基三甲基铵、溴化十六烷基三甲胺、氯化十六烷基吡啶等。

所述的粘土的预处理过程如下：经磁选机除去磁性杂质，然后在110～300℃进行烘焙10～30小时。

本发明方法中，有机改性粘土与液态烷烃中水的质量比为1:10～1:100。

本发明方法中，有机改性粘土与纯烷烃的混合质量比为1:1～1:10。

本发明方法中，所述的有机改性粘土可以通过烘焙的方式循环利用，具体烘焙条件为：110～300℃烘焙10～30小时。

本发明方法中，步骤（1）所述的微波处理条件为：微波频率300～3000MHz，微波功率为50～200W/L（体积为液态烷烃总体积），时间为3～10分钟。

本发明方法中，步骤（2）所述的微波混合条件为：微波频率300～3000MHz，微波功率为10～100W/L，时间为10～20分钟；超声混合条件为：超声波频率为25～40kHz，超声功率密度为10～100W/L（体积为液态烷烃总体积），时间为10～30分钟。