[发明专利]汽爆秸秆膜循环酶解耦合连续发酵制备丙酮丁醇的方法

摘要

本发明涉及一种利用膜反应器进行汽爆秸秆循环酶解并耦合丙酮丁醇连续发酵的方法。该方法利用中空纤维膜装置进行汽爆秸秆原料的循环酶解，所得到的酶解液连续进入发酵罐中，不断补充营养和稀释产物，使微生物保持在高活性的状态，同时有效避免了酶解和发酵的产物抑制。膜循环装置使得纤维素酶能够被重复利用，大大降低了酶制剂的成本。利用该装置酶解和发酵在各自最适的条件下进行，提高了反应效率。

主权项

1.一种汽爆秸秆膜循环酶解耦合连续发酵制备丙酮丁醇的方法，其步骤如下：1)将汽爆秸秆料置于酶解罐中，加入用硫酸调节pH4.8的含KH2PO4、MgSO4·7H2O和酵母抽提物的蒸馏水溶液；所述汽爆秸秆料的重量和蒸馏水溶液的体积比为1∶7～1∶10；同时，按每克汽爆秸秆料加入20FPU的加入量加入纤维素酶制剂；并将酶解罐置入50℃的第一水浴锅内进行酶解；将所得酶解液透过中空纤维膜组件进入置于35℃的第二水浴锅内的发酵罐，进行发酵；发酵过程中为了弥补由于酶解液透出而导致的酶解罐中的液体量减少，利用从上部与酶解罐相连通的补液罐向酶解罐中不断补充和酶解罐中组分相同的蒸馏水水溶液，调节安装在所述酶解罐与中空纤维膜装置之间管路上的循环泵的流速，以保持酶解罐中的上述固液比；2)制备丙酮丁醇梭菌种子液：将丙酮丁醇梭菌接种于种子培养基后，在35℃厌氧环境下培养至对数生长期，制得丙酮丁醇梭菌种子液；所述种子培养基所含组分及配比为：每升种子培养基含20g葡萄糖，3g酵母抽提物，0.2g KH2PO4，1.6gK2HPO4，0.2g MgSO4·7H2O，0.1g NaCl，0.01gCaCl2，0.25g Na2S·9H2O，0.01g NaMoO4·2H2O，0.2g NaHCO30.2g和3.0g(NH4)2SO43.0g；3)开启循环泵，使酶解罐中的酶解液透过中空纤维膜组件进入发酵罐中；在进入发酵罐中酶解液体积达到100～120ml时，关闭循环泵，向发酵罐中接种上述丙酮丁醇梭菌种子液，并迅速通入氮气除氧后，置于35℃静止培养，到对数生长期后，再次开启循环泵，稀释率为0.05～0.075h-1，进行循环酶解和连续发酵，制得丙酮丁醇。