[發明專利]醇的生產工藝

無效

• 申請號: 200980140945.0
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN102186981A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: H·K·科特拉爾;P·尼高;M·特羅內-霍爾斯特
• 申請（專利權）人: 斯塔特伊公司
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12P7/10;C12P7/16;C12N1/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王磊;過曉東

技術領域

本發明涉及從纖維素材料生產醇的工藝改進或者與該工藝相關的改進，其可以在提高的溫度下進行。

背景技術

醇類，或更精確的說是C_1-6一羥基鏈烯醇類，特別是乙醇和丁醇，在用作燃料方面越來越重要，其或者作為燃料，或者作為傳統碳氫燃料如汽油的添加劑。醇類可以通過來自植物材料的糖類如戊糖和己糖的發酵生產。而現在已經更強調植物種子例如玉蜀黍作為原始植物材料的應用，這樣是相對不期望的，因為所述種子材料也可以作為人類或者動物消耗的食物。因此，期望使用不適于人類消耗的替代纖維素材料，例如木漿、林木碎片、紙、草、稻草、玉蜀黍的包皮等等。對于所述原料，纖維素和半纖維素多糖(為方便下文中統稱為纖維素)必須首先被分解為可發酵的糖類，通常為己糖和戊糖，隨后這些糖類可以通過微生物進行發酵(代謝)以產生醇類。很早前人們就已經知道酵母菌，例如布魯爾酵母，能夠將可發酵的糖類轉化為如甲醇和乙醇的醇類，而且很早以前也已經知道，細菌如梭菌等能夠將可發酵的糖類轉化為如乙醇、丙醇和丁醇的醇類。所產生的醇類可以從發酵混合物(例如通過蒸餾)中分離出來并被使用，例如用作燃料。

用作燃料的乙醇以這種方式的生產最近已經受到很多關注；然而丁醇，更具體而言正丁醇，可能是更吸引人的用作燃料的選擇，因為它更容易同傳統液體碳氫燃料混合，并且因為它的燃燒產熱高于乙醇的產熱。

典型地，通過使用稀釋或者濃縮的無機酸例如硫酸或者鹽酸的水解，可完成纖維素向可發酵糖類的降解。雖然酸水解是非常高效的，但在可進行隨后的發酵步驟前，水解液必須被中和，例如通過碳酸鈣，而且酸并且中和堿顯著地促進從纖維素原料生產醇類的消耗。

可發酵的糖類，多糖(纖維素)降解的產物，即使不是大部分，也當然也是許多微生物的飼料，包括那些不產生醇類作為代謝產物的微生物。因此為了使利用生產醇類微生物例如布魯爾酵母進行的醇類生產最大化，它代表性地需要利用傳統技術來對糖類進行滅菌。

我們已經發現可以通過在至少45℃、尤其至少50℃、特別至少60℃、例如60至80℃的溫度下使用耐熱性微生物用于纖維素向可發酵糖的降解和可發酵糖向醇類的降解，從而更有效地制得生產自纖維素原料的醇類。通過這種方式，滅菌的需求被減少或者避免，并且酸水解的需求也被避免。此外，特別是在乙醇或者甲醇正被生產的工藝中，醇類可以在發酵過程中從發酵混合物中分離出來因而驅使發酵反應有更高的醇類收率。

發明內容

因此從一個方面來看本發明提供了醇類的生產工藝，其包括在水性介質中以至少45℃的溫度使用耐熱性微生物在纖維素材料中裂解多糖以產生可發酵的糖類，以至少45℃的溫度利用耐熱性微生物使所述糖類水溶液發酵以產生醇或者鏈烷酸酯，如果需要的話則減少所述鏈烷酸酯以產生醇類，并從所述水溶液中除去所述醇類。

利用微生物對可發酵糖類進行的轉化可以產生醇。然而可選擇地，尤其在將要制備丁醇的工藝中，可以使用產生鏈烷酸酯(例如丁酸酯或者乙酸酯)而不是醇或者除醇之外產生鏈烷酸酯(例如丁酸酯或者乙酸酯)的微生物。鏈烷酸酯可以被分解例如氫化，以形成相應的醇類，同時首先從或者不從發酵混合物中分離出來。大體上，然而，發明工藝將優選包括發酵以產生醇，并將不包括鏈烷酸酯分解。

“耐熱性”此處意味著微生物必須能夠在至少45℃溫度的水溶液中增殖例如至少10個小時的相當長一段時間，優選至少50℃的溫度，更優選至少60℃，尤其60至80℃。

發明工藝中的發酵和纖維素分解步驟優選在至少50℃、更優選至少60℃、尤其60至80℃的溫度下完成。

在本發明工藝一個特別優選的實施方案中，在單個步驟中使用耐熱性微生物組合完成多糖至可發酵糖的分解和可發酵糖至醇類(或者至鏈烷酸酯)的轉化。在這一實施方案中，可以同時地或者連續地和在單個步驟中或者重復地將不同微生物加入到纖維素材料中。