CN103409473A - 一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，包括用活性炭对粗甘油进行吸附，该粗甘油为生产生物柴油的副产物。本发明能够去除粗甘油中对发酵有害的物质，充分利用了资源，且无需使用有机溶剂，降低了能耗和预处理成本。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域，具体涉及一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法。
背景技术
1,3-丙二醇是一种重要的化工原料，可作为溶剂应用于油墨、印染、涂料、药物、润滑剂和抗冻剂等领域，但其最主要的用途是作为合成聚酯、聚醚和聚氨酯等高分子材料的单体。目前，1,3-丙二醇的合成方法主要有两种，即化学合成法和微生物发酵法。目前，规模工业化生产1,3-丙二醇的方法为化学合成法，但化学合成法会消耗日益枯竭的石化资源，并且会生成环境污染物。近年来，微生物发酵法生产1,3-丙二醇以利用可再生资源和对环境友好等特点日益受到人们的重视。
微生物发酵法生产1,3-丙二醇一般以甘油为底物，自从20世纪80年代开始研究微生物发酵法生产1,3-丙二醇以来，为获得高浓度1,3-丙二醇，国内外研究人员作了大量研究和探讨，涉及优良生产菌株的筛选、菌株的遗传改造、工艺优化等各方面，但大多数报道所用的底物为纯甘油，纯甘油价格较高，导致发酵法生产1,3-丙二醇成本较高，无法与化学法竞争。
近年来，生物柴油大规模的产业化导致大量副产物粗甘油的生成，而且在其他油脂的加工过程中也有大量粗甘油产生，粗甘油的大量积累导致其价格大幅度下跌，因此，将廉价的粗甘油用于1,3-丙二醇发酵可显著降低发酵法生产1,3-丙二醇的成本，同时延长生物柴油的产业链，间接降低生物柴油的生产成本。但由于粗甘油中含有对微生物生长代谢有害杂质，很难直接用于1,3-丙二醇发酵，需对粗甘油进行预处理除去其中的有害杂质。
文献报道的粗甘油的预处理方法是通过用有机溶剂对粗甘油进行萃取清洗（Asad-ur-Rehman,et al.J Chem Technol Biotechnol,2008,83(7):1072-1080）。但是该预处理方法有机溶剂用量大，而且在工业规模上需要通过蒸馏回收有机溶剂，能耗高，导致成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法。
本发明的技术方案如下：
一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，包括用活性炭对粗甘油进行吸附，该粗甘油为生产生物柴油的副产物。
在本发明的一个优选实施方案中，将所述粗甘油与活性炭混合搅拌，于15-80℃下吸附，吸附完成后过滤即得用于1,3-丙二醇发酵的经预处理的甘油。进一步优选的，所述活性炭的加入量为粗甘油重量的0.1-50%，所述搅拌的速度为50-500rpm，吸附时间为0.5-24小时。
在本发明的一个优选实施方案中，将活性炭制成填充柱，在15-80℃下，将所述粗甘油流过该填充柱，得滤过液，该滤过液即为用于1,3-丙二醇发酵的经预处理的甘油。进一步优选的，所述活性炭的量为粗甘油重量的0.1-50%。
在本发明的一个优选实施方案中，所述活性炭为粉状活性炭或颗粒状活性炭。
在本发明的一个优选实施方案中，还包括如下步骤：在活性炭与所述粗甘油接触前，在所述粗甘油中加入水以降低所述粗甘油的粘度。
本发明的有益效果是：
1、本发明用活性炭对生产生物柴油的副产物粗甘油进行预处理，能够去除其中对发酵有害的物质，充分利用了资源，且无需使用有机溶剂，降低了能耗和预处理成本。
2、本发明操作简单方便，成本低廉，同时能有效降低粗甘油对1,3-丙二醇发酵的抑制作用，提高1,3-丙二醇的产量和生产强度，易于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的实施例1的发酵过程中菌体生长、甘油消耗、产物生成以及副产物乙酸和丁酸生成变化曲线。
图2为本发明的实施例2的发酵过程中菌体生长、甘油消耗、产物生成以及副产物乙酸和丁酸生成变化曲线。
上述附图中的符号说明：■，甘油；□，1,3-丙二醇；▲，乙酸；△，丁酸；○：单位体积干细胞重量（DCW）。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
下述实施例中所使用的粗甘油均为生产生物柴油的副产物。
实施例1
本实施例中的粗甘油未经预处理：
（1）菌种：丁酸梭状芽孢杆菌（Clostridium butyricum VPI1718）。
（2）发酵方式：补料分批发酵。
（3）反应器：5-L机械搅拌式发酵罐。
（4）发酵过程：以未经预处理的粗甘油为底物，发酵培养基的初始甘油浓度为50g/L，通入氮气维持发酵体系的厌氧环境，通气量为0.1vvm，pH通过自动流加4mol/L的NaOH控制在7.0，搅拌转速控制在150rpm，发酵温度控制在37°C；将种子液以10%的比例接入发酵培养基，接种后当发酵培养基的甘油浓度降至25g/L左右时开始流加甘油，直至发酵结束，甘油补料液的甘油含量为400g/L，该发酵过程中菌体生长、甘油消耗、产物生成及副产物丁酸和乙酸的变化过程如图1所示。
（5）发酵结果：发酵18.0h，1,3-丙二醇浓度为40.8g/L，生产强度为2.27g/L/h，对甘油得率为0.54g/g。
实施例2
（1）菌种：丁酸梭状芽孢杆菌（Clostridium butyricum VPI1718）。
（2）发酵方式：补料分批发酵。
（3）反应器：5-L机械搅拌式发酵罐。
（4）粗甘油预处理过程：将粗甘油与去离子水按1:1（w/v）的混合以降低粘度，将pH调至3.0，按0.5%（w/w）的比例加入粉状活性炭，在室温条件下搅拌吸附3h，搅拌速率200rpm，吸附结束后过滤除去活性炭，将滤出液用于1,3-丙二醇发酵。
（5）发酵过程：以预处理的粗甘油为底物，发酵培养基的初始甘油浓度为50g/L，通入氮气维持发酵体系的厌氧环境，通气量为0.1vvm，pH通过自动流加4mol/L的NaOH控制在7.0，搅拌转速控制在150rpm，发酵温度控制在37°C；将种子液以10%的比例接入发酵培养基，接种后当发酵培养基的甘油浓度降至25g/L左右时开始流加甘油，直至发酵结束，甘油补料液的甘油含量为400g/L，该发酵过程中菌体生长、甘油消耗、产物生成及副产物丁酸和乙酸的变化过程如图2所示。
（6）发酵结果：发酵15.5h，1,3-丙二醇浓度为49.3g/L，生产强度为3.18g/L/h，对甘油得率为0.55g/g。
通过与实施例1的对比可以看出，粗甘油经活性炭吸附预处理后，1,3-丙二醇的产量和生产强度得到显著提高。
在上述实施例中采用如下技术特征也能得到相同的技术效果，即粗甘油经活性炭吸附预处理后，1,3-丙二醇的产量和生产强度得到显著提高：
于15-80℃下吸附，吸附完成后过滤即得用于1,3-丙二醇发酵的经预处理的甘油。所述活性炭的加入量为粗甘油重量的0.1-50%，所述搅拌的速度为50-500rpm，吸附时间为0.5-24小时。
或将活性炭制成填充柱，在15-80℃下，将所述粗甘油流过该填充柱，得滤过液，该滤过液即为用于1,3-丙二醇发酵的经预处理的甘油。所述活性炭的量为粗甘油重量的0.1-50%。
所述活性炭为粉状活性炭或颗粒状活性炭。
在活性炭与所述粗甘油接触前，在所述粗甘油中加入水以降低所述粗甘油的粘度。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (7)
1.一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，其特征在于：包括用活性炭对粗甘油进行吸附，该粗甘油为生产生物柴油的副产物。
2.如权利要求1所述的一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，其特征在于：将所述粗甘油与活性炭混合搅拌，于15-80℃下吸附，吸附完成后过滤即得用于1,3-丙二醇发酵的经预处理的甘油。
3.如权利要求2所述的一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，其特征在于：所述活性炭的加入量为粗甘油重量的0.1-50%，所述搅拌的速度为50-500rpm，吸附时间为0.5-24小时。
4.如权利要求1所述的一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，其特征在于：将活性炭制成填充柱，在15-80℃下，将所述粗甘油流过该填充柱，得滤过液，该滤过液即为用于1,3-丙二醇发酵的经预处理的甘油。
5.如权利要求4所述的一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，其特征在于：所述活性炭的量为粗甘油重量的0.1-50%。
6.如权利要求1所述的一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，其特征在于：所述活性炭为粉状活性炭或颗粒状活性炭。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的一种用于1,3-丙二醇发酵的粗甘油的预处理方法，其特征在于：还包括如下步骤：在活性炭与所述粗甘油接触前，在所述粗甘油中加入水以降低所述粗甘油的粘度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021074239A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-22 | Pharmabiome Ag | Use of glycerol for increasing butyrate production by bacteria in a consortium |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101759526A (zh) * | 2010-01-13 | 2010-06-30 | 肖志红 | 一种甘油的精制生产方法 |
| CN102126928A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-07-20 | 汕头市紫光古汉氨基酸有限公司 | 甘油的提纯方法 |
| CN102408309A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-04-11 | 鲁东大学 | 一种甘油废液的纯化方法 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101759526A (zh) * | 2010-01-13 | 2010-06-30 | 肖志红 | 一种甘油的精制生产方法 |
| CN102126928A (zh) * | 2010-12-07 | 2011-07-20 | 汕头市紫光古汉氨基酸有限公司 | 甘油的提纯方法 |
| CN102408309A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-04-11 | 鲁东大学 | 一种甘油废液的纯化方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘汉勇: "生物柴油副产粗甘油的精制工艺研究，", 《化学世界》 * |
| 周星: "生物柴油副产物粗甘油开发利用的研究进展", 《精细石油化工进展》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021074239A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-22 | Pharmabiome Ag | Use of glycerol for increasing butyrate production by bacteria in a consortium |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131127 |