生物丁醇的進展

生物丁醇的進展4班4組羅思雨李艷梅張淑瑤王珂瑤生物丁醇的進展目錄名詞定義及用途我國生物丁醇的分離提取技術(shù)發(fā)酵技術(shù)工藝名詞定義及用途1名詞定義及用途一.名詞定義及用途1.

正丁醇分子式、理化性質(zhì)正丁醇俗稱1－丁醇，英文簡寫為n-buTanol;n-butylalcohol;1-butanol，它是無色液體，有酒精味，相對密度0.8109，熔點－90.2℃，沸點117.7℃，與乙醇、乙醚及其它多種有機溶劑混溶。蒸汽與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.45－11.25(體積)1.正丁醇主要用途正丁醇是一種重要的有機化工原料，用途非常廣泛，主要用于鄰苯二甲酸正丁酯、脂肪二元酸和磷酸丁酯、丙烯酸丁酯及醋酸丁酯等可經(jīng)過氧化生產(chǎn)丁醛或丁酸還可用作油脂、醫(yī)藥和香料的提取溶劑以及醇酸樹脂的添加劑等名詞定義及用途我國丁醇主要用于生產(chǎn)醋酸丁酯、丙烯酸丁酯、鄰苯二甲酸二丁酯及醫(yī)藥中間體等，用量較大的是醋酸丁酯、丙烯酸丁酯和鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)，分別占我國丁醇消費總量的32.7%、15.3%和9%還可用作有機染料和印刷油墨的溶劑、脫蠟劑二.我國生物丁醇的分離提取技術(shù)2二.我國生物丁醇的分離提取技術(shù)1液液萃取液液萃取的原理是利用組分在互不相溶的兩相中溶解度的差異進行分離液液萃取應(yīng)用到生物丁醇發(fā)酵體系中，即選用水不溶性的有機萃取劑與發(fā)酵液混合，由于丁醇在有機相中的溶解度比在發(fā)酵液水相中的溶解度大，可以選擇性地分離濃縮在有機相中，從而實現(xiàn)丁醇從發(fā)酵液中的移除，提高發(fā)酵產(chǎn)率和糖的轉(zhuǎn)化率目前，影響生物丁醇萃取分離提取工藝的一個關(guān)鍵因素是萃取劑毒性對于萃取劑的選擇，國內(nèi)研究較多的萃取劑有油醇(oleylalcohol)[0J、正辛醇(1-0ctanol)、乙酸乙酯(ethylacetate)[8]和生物柴油(biodiesel)等2.氣提二.我國生物丁醇的分離提取技術(shù)氣提分離微生物的原理主要是利用氮氣或發(fā)酵自身產(chǎn)生的氣體(CO2和H2)在發(fā)酵液中鼓泡，利用溶劑的易揮發(fā)特性來提取發(fā)酵液中的丁醇、丙酮和乙醇，氣泡截獲溶劑后在一個冷凝器中壓縮收集溶劑被濃縮后，氣體重新回收利用進入下一輪的氣提當(dāng)氣泡在發(fā)酵液中形成或者破壞時，周邊的液體會隨之振動，從而使得溶劑從發(fā)酵液中移出氣提法操作簡單而實用，可以與發(fā)酵耦合實現(xiàn)在線同時分離，隨著發(fā)酵產(chǎn)物ABE的不斷移出，產(chǎn)物抑制作用減小，糖的利用率大大提高，也可以與底物流加發(fā)酵耦合，發(fā)酵產(chǎn)率得以提高3.吸附二.我國生物丁醇的分離提取技術(shù)NEXT采用吸附法分離生物丁醇，主要是利用吸附劑對有機溶劑的選擇性吸附，達到分離丁醇同時消除產(chǎn)物抑制的目的。目前，國外的報道主要集中在使用硅藻土、活性炭和聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)作為吸附劑的研究上，國內(nèi)對吸附法分離生物丁醇的文獻報道較少，采用的吸附劑主要是硅藻土、樹脂和竹炭4.精餾精餾法分離提取生物丁醇主要是指在精餾塔中通過多次汽化冷凝從發(fā)酵液中分離丁醇、丙酮和乙醇溶劑20。精餾法是目前應(yīng)用最廣泛的生物丁醇分離工藝5.滲透汽化滲透汽化是液體混合物在膜兩側(cè)組分蒸汽分壓差的推動下，利用組分在膜中溶解和擴散速率的不同來實現(xiàn)分離的過程對于生物丁醇發(fā)酵體系，發(fā)酵液中除含有丁醇、乙醇和丙酮外，還含有乙酸和丁酸等二.我國生物丁醇的分離提取技術(shù)COMMENDATIONCONGRESS表1給出了部分滲透汽化法分離提取生物丁醇的研究結(jié)果滲透汽化將發(fā)酵液中溶劑組分及其他組分有選擇性地在膜滲透側(cè)富集回收，而營養(yǎng)物質(zhì)、糖和微生物細胞被截留，處理后可重新用于發(fā)酵滲透汽化分離性能通常采用兩個參數(shù)來衡量:滲透通量和分離因子發(fā)酵技術(shù)工藝3發(fā)酵技術(shù)工藝1ABE一步發(fā)酵法傳統(tǒng)的一步法發(fā)酵ABE是以玉米、不薯等淀粉質(zhì)農(nóng)副產(chǎn)品或糖蜜甘蔗、甜菜等糖質(zhì)產(chǎn)品為原料，經(jīng)水解得到發(fā)酵液，然后在丙酮-丁醇菌作用下，經(jīng)發(fā)酵制得丁醇、丙酮及乙醇的混合物，三者比例內(nèi)菌種、原料、發(fā)酵條件不同而異，通常的比例為6:3:1.糖蜜發(fā)酵獲得的了醇比例高由于強烈的產(chǎn)物抑制，由ABET乙發(fā)酵所得產(chǎn)品液中丁醇的質(zhì)量濃度很低，當(dāng)丁醇的質(zhì)量濃度達4g/L~5g/L時，菌體生長開始受到影響當(dāng)丁醇的質(zhì)量濃度達到11g/L時，菌體生長受到嚴重抑制當(dāng)丁醇的質(zhì)量濃度達15g/L，菌體將停止生長發(fā)酵技術(shù)工藝NEXT2.兩步發(fā)酵法在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展了兩步法發(fā)酵丁醇，第一步是用厭氧梭菌將糖高溫發(fā)酵得到丁酸，第二步將第一步得到的丁酸發(fā)酵生成丁醇、這一技術(shù)使微生物的產(chǎn)酸和產(chǎn)溶劑兩個過程分別在兩個發(fā)酵罐中完成，有效地降低丁醇的毒性，保證發(fā)酵穩(wěn)定連續(xù)的進行3.莘取發(fā)酵早在1992年，浙江大學(xué)楊立榮等人選用油醇為萃取劑，利用問歇萃取發(fā)酵方式，使丁醇的產(chǎn)量大幅增加，由于萃取發(fā)酵將發(fā)酵技術(shù)和萃取操作結(jié)合，把丁醇從醒液中移去，不僅解除了底物抑制，也避免了代謝產(chǎn)物的積累對微生物生長的影響，此方法后來被廣泛使用。史仲平等人以生物柴油為萃取劑，使得丁醇萃取發(fā)酵中的總?cè)軇┊a(chǎn)量比傳統(tǒng)分批發(fā)酵中的產(chǎn)量提高54.88%104.固定化技術(shù)發(fā)酵技術(shù)工藝固定化技術(shù)是將細胞固定在載體上，利用細胞內(nèi)酶來實現(xiàn)酶催化反應(yīng)的、它的本身是多酶體系。將梭菌細胞固定在泌酸鈉膠體顆粒上，進行生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物以丁醇為主，丁醇產(chǎn)率至少可保持1周不變與傳統(tǒng)發(fā)酵法相比，其具有反應(yīng)速度快，產(chǎn)率高；重復(fù)利用性高，糧耗和能耗少；設(shè)備投資少，控制方便