[发明专利]生产乙酸的微生物方法以及从发酵液中萃取乙酸的溶剂

说明书

本发明在一定程度上得到联邦能源部的拨款与支持，合作协议编号为No.DE-FC02-90CE40939。联邦政府对本发明享有一定的权利。

发明领域

本发明主要涉及生产乙酸的改良微生物方法。具体地说，本发明涉及从水性料流中，由气体化合物进行的发酵中萃取乙酸的方法，所属的气体是例如废气、工业气体，或含碳物质气化而生成的气体。

发明背景

以一氧化碳和/或氢和二氧化碳通过厌氧微生物发酵生产乙酸、乙酸盐或其他具有商业价值的产品的方法已经有了实验室规模的实施。参见，例如，Vega等(1989)，生物技术与生物工程34:785-793；Klasson等(1990)，应用生物化学与生物技术24/25:1；Vega等(1989)，应用生物化学与生物技术20/21:781-797；和Klasson等(1992)，酶与微生物技术，19:602-608，等等。最近，本发明的发明人论证了由工业气体，尤其是废气，发酵生产有用产品的大规模方法，采用的是用此类气体，水性营养培养基和一种或多种厌氧菌在生物反应器内发酵的方法。参见，本发明参考的美国专利No.5,173,249；美国专利No.5,593,886和国际专利公开WO98/00558。

根据以上所述的现有技术，一种此类大规模方法主要包括以下步骤。向生物反应器或发酵罐中连续加入营养素，反应器中有一种或多种厌氧微生物的培养物。连续地向生物反应器内引入气体，并让它在其中滞留足够长的时间，以便获得过程的最高效率。然后释放含惰性气体和未反应基质气体的废气。液体出料流至离心机，中空纤维膜或其他固-液分离装置，微生物被截留，从而被分离。将这些微生物返还到生物反应器内，以便维持高细胞浓度，这样可以加快反应速度。从透过液或离心液中分离所需的生物合成产物是将透过液或离心液通过一个萃取器，透过液或离心液在其中与溶剂接触，所述溶剂例如以助溶剂配制的二烷基胺和三烷基胺，或以助溶剂配制的三丁基磷酸酯、乙酸乙酯、氧化三辛基膦及相关化合物。合适的助溶剂包括长链醇、己烷、环己烷、氯仿和四氯乙烯。

水相中的营养素等物质返回生物反应器，而溶剂/酸/水则流至一蒸馏塔，该溶液在其中被加热到足够高的温度，使酸和水萃取抽提器再用。酸和水的溶液则流至一最后蒸馏塔，最终产物在此与水分离。这些水可循环用于营养液的制备。

此外，众所周知，许多产乙酸菌能通过上述发酵过程生产乙酸等具有商业价值的产品，其中包括杨氏梭菌的新菌株(参见美国专利5,173,429和5,593,886和已公开国际专利申请WO98/00558)。

尽管在以多种气体进行的微生物发酵领域已获得了这些认识和发展，但是因为所用溶剂的乙酸负载能力有限，以及溶剂会在生产过程中降解等原因，乙酸的生产仍然受到限制。由于对生产乙酸以及将工业废气转化为无污染有用产品的需求越来越迫切，本领域一直以来都需要能够更高效地生产所需商品的工艺，以及能够改善此类方法效率的组合物。

发明概述

内容之一，本发明提供一种不与水溶混的改良溶剂，用于从含多支链二烷基胺(仲胺)异构体基本纯混合物的水性料流中萃取乙酸。该溶剂可以在无助溶剂存在下萃取乙酸。在优选实施例中，所述溶剂是改良的Adogen283溶剂(WitcoCorp.)，其中醇和一烷基胺(伯胺)的含量大大降低。另一优选实施例中，所述溶剂中的三烷基胺(叔胺)的含量也降低(即，基本纯)。

本发明还提供处理含醇、一烷基胺、多支链二烷基胺和三烷基胺的异构体混合物的溶剂的方法，以提高其萃取乙酸的能力，该方法包括蒸馏去除溶剂中基本上全部醇和一烷基胺。另一种实施方式中，该方法包括对蒸馏后的溶剂进行第二次蒸馏，以基本去除全部三烷基胺。

本发明还提供一种新的水不溶混溶剂/助溶剂混合物，用于从一种乙酸含量低于10％的水性料流中萃取乙酸，该混合物含有上述用于萃取乙酸的改良溶剂和选定的助溶剂，所述改良溶剂中含有多支链二烷基胺异构体的基本纯混合物。在优选实施例中，助溶剂是9-11碳的低沸点烃，其中，烃与水和乙酸形成共沸混合物。

本发明还提供一种从水性料流中获取乙酸的非发酵方法，包括：使料流与上述改良溶剂/助溶剂混合物接触；将乙酸从水相萃入溶剂相；在不超过160℃的温度蒸馏，使乙酸从其与溶剂所成的混合物中分离出来。

本发明还提供一种从水性料流中获取乙酸的非发酵方法，包括：使料流与上述改良溶剂/助溶剂混合物接触；将乙酸从水相萃入溶剂/助溶剂相；在不超过160℃的温度蒸馏，使乙酸从其与溶剂/助溶剂所成的混合物中分离出来。