[發明專利]一種連續發酵制備高丙酸含量短鏈脂肪酸的方法有效

申請號：	201210260363.X	申請日：	2012-07-18
公開（公告）號：	CN102796774A	公開（公告）日：	2012-11-28
發明（設計）人：	陳銀廣;李響;孟凡松	申請（專利權）人：	同濟大學
主分類號：	C12P7/52	分類號：	C12P7/52;C12P7/54;C12P7/40;C12R1/01
代理公司：	上海智信專利代理有限公司 31002	代理人：	吳林松
地址：	200092 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種連續發酵制備丙酸含量脂肪酸方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，涉及一種短鏈脂肪酸的制備方法。

背景技術

已有研究表明，PHA（聚羥基脂肪酸酯）中PHV（聚羥基戊酸）含量的適當增加可以改善塑料的可塑性，其中通過提高發酵原料中的丙酸含量可以促進PHV的合成（Biotechnol.Bioeng.,2004,85,569-579）。同時，城市污水廠除磷技術是目前解決富營養化問題的關鍵技術之一。據報道，當進水丙酸/乙酸碳摩爾比從0.16提高為2.06時，除磷效率相應從68.1%提高至93.5%（Water?Research,2004,38(1):27-36）。鑒于我國城市污水廠進水COD偏低，其中短鏈脂肪酸（SCFAs，包括乙酸和丙酸）的含量更低，因此，增加污水中的丙酸含量（與乙酸相比），更有利于除磷效果的提高。

有研究報道，將污水廠產生的污泥進行發酵，可以產生富含短鏈脂肪酸的發酵液（Environmental?Science?and?Technology,2006,40:2025-2029），并可以通過加入大米或廚余垃圾提高污泥產生的短鏈脂肪酸中的丙酸含量（中國發明專利200810035585.5；Environmental?Science?and?Technology,2009,43(12):4373-4380）。但是，丙酸的含量最高不超過50%，有待于進一步提高。

目前，用于微生物產物生產的主要工藝包括連續發酵和間歇發酵。連續發酵產丙酸的原理是通過向發酵罐內連續加入培養液和取出發酵液，可使發酵罐中的微生物一直維持在生長的某個階段、同時降低代謝產物的積累，培養液濃度和代謝產品含量相對穩定，微生物在整個發酵過程中即可始終維持在穩定狀態。與間歇發酵相比，連續發酵具有產品產量和質量穩定、發酵周期短、設備利用率高、易對過程進行優化等優點。

發明內容

本發明的目的在于為克服現有技術的缺陷而提供一種短鏈脂肪酸的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種短鏈脂肪酸的制備方法，包含以下步驟：

（1）將污泥、廚余垃圾及堿混合并注入厭氧水解發酵罐，進行厭氧發酵；

（2）每間隔一段時間從厭氧發酵反應器中排出部分體積的發酵混合物，再加入新鮮污泥、廚余垃圾及堿；

（3）將排出的混合物離心，取出部分的離心下層固態物質（其它外排）加入水后在懸浮振蕩器混合，然后與步驟（2）中的新鮮污泥、廚余垃圾及堿一同注入到厭氧水解發酵罐；取離心上清液到滅菌爐中滅菌，冷卻至室溫后，pH調至6-8，并注入到厭氧產酸發酵罐中；

（4）制備丙酸桿菌的種子培養液，并將其加入到厭氧產酸發酵罐中進行發酵產丙酸；

（5）每隔一段時間從厭氧產酸發酵罐中排出部分體積的發酵液，經離心后獲得富含丙酸的發酵上清液液，同時向厭氧產酸發酵罐中補加滅菌過的離心上清液及丙酸桿菌種子培養液。

所述的堿為氫氧化鈣（Ca(OH)₂）。

所述的步驟（1）污泥為城市污水廠初沉污泥或濃縮池剩余污泥，其中，總懸浮固體（TSS）含量為15-25g/L、揮發性懸浮固體/總懸浮固體（VS/TS）大于等于0.65、含水率大于98.0%。

所述的步驟（1）廚余垃圾為剔除筷子、碎骨、塑料、紙片、碎片等廢物后，經粉碎機粉碎，過10目篩的垃圾，其含水率為65%-90%，TCOD為75~150g/L。