[发明专利]用于合成气发酵的方法

说明书

本申请要求2011年6月30日提交的美国临时申请号61/571,564和61/571,565以及2011年9月13日提交的61/573,845的优先权，所述临时申请以其全部内容通过参考并入本文。

技术领域

提供了用于合成气发酵的方法。更具体来说，所述方法包括繁殖可有效地用作主反应器的接种物的培养物，以及在所述主反应器中发酵合成气。

背景技术

厌氧微生物可以通过气态底物的发酵从一氧化碳（CO）生产乙醇。使用来自于梭状芽胞杆菌属（Clostridium）的厌氧微生物发酵，产生乙醇和其他有用产品。例如，美国专利号5,173,429描述了李氏梭菌（Clostridium ljungdahlii）ATCC No.49587，一种从合成气体生产乙醇和乙酸盐的厌氧微生物。美国专利号5,807,722描述了使用李氏梭菌（Clostridium ljungdahlii）ATCC No.55380将废气转变成有机酸和醇类的方法和装置。美国专利号6,136,577描述了使用李氏梭菌（Clostridium ljungdahlii）ATCC No.55988和55989将废气转变成乙醇的方法和装置。

CO通常作为采取合成气形式的气态底物的一部分提供给发酵。将含碳材料气化以产生包括一氧化碳和氢的发生气或合成气体或合成气，在本领域中是公知的。这样的气化过程通常包括含碳材料的部分氧化或贫空气氧化，其中向气化过程供应低于化学计算量的氧以促进一氧化碳的生产，如WO2009/154788中所述。

使用产乙酸细菌的发酵过程可以包括一个或多个种子反应器、一个或多个生长反应器和至少一个主反应器。通常将产乙酸细菌在种子反应器中生长至一定细胞密度。然后使用种子反应器接种生长发酵罐。生长发酵罐通常具有比种子反应器更大的尺寸。然后将生长反应器中的产乙酸细菌生长至所需细胞密度。然后可以使用生长反应器接种另一个更大的生长反应器，或者可用其接种主反应器。主反应器具有比生长反应器更大的尺寸。有鉴于这一过程，从种子反应器开始接种主反应器需要时间。此外，如果生长反应器故障，所述过程需要重新开始，需要甚至更多时间。

发明概述

提供了一种用于发酵合成气的方法，所述方法有效地减少接种主反应器所需的时间量。在这种情况下，减少了从种子反应器接种到主反应器接种的总时间。所述方法还在反应器故障的情形中提供更快速的重新开始。

在一种情况下，提供了一种用于发酵合成气的方法，所述方法包括繁殖可有效地用于接种主反应器的产乙酸细菌培养物。所述繁殖包括：i）将产乙酸细菌的第一培养物接种到预反应器中以提供最低活细胞密度，以及ii）在所述预反应器中生长所述产乙酸细菌培养物，以提供预反应器目标细胞密度。繁殖可以通过下述方程进一步描述：（a）其中，如果（预反应器目标细胞密度乘以预反应器体积）÷（主反应器体积乘以（预反应器体积÷转移的预反应器体积））大于或等于最低活细胞密度，则将所述预反应器的一定体积转移到所述主反应器，转移量有效地在所述主反应器中提供最低活细胞密度，或者（b）如果（预反应器目标细胞密度乘以预反应器体积）÷（主反应器体积乘以（预反应器体积÷转移的预反应器体积））小于最低活细胞密度，则将所述预反应器的一定体积转移到随后的预反应器，转移量有效地在所述随后的预反应器中提供最低活细胞密度。将步骤ii重复，直至将预反应器的一定体积转移到所述主反应器。然后在所述主反应器中进行合成气的发酵。

在一种情况下，提供了一种用于发酵合成气的方法，所述方法包括繁殖可有效地用于接种主反应器的产乙酸细菌培养物。所述繁殖包括：i）将产乙酸细菌的第一培养物接种到预反应器中以提供最低活细胞密度，以及ii）在所述预反应器中生长所述产乙酸细菌培养物，以提供预反应器目标细胞密度。繁殖可以通过下述方程进一步描述：（a）其中，如果（预反应器目标细胞密度乘以预反应器体积）÷（主反应器体积乘以（预反应器体积÷转移的预反应器体积））大于或等于最低活细胞密度，则将所述预反应器的一定体积转移到所述主反应器，转移量有效地在所述主反应器中提供最低活细胞密度，或者（b）如果（预反应器目标细胞密度乘以预反应器体积）÷（主反应器体积乘以（预反应器体积÷转移的预反应器体积））小于最低活细胞密度，则调节所述主反应器的体积并将所述预反应器的一定体积转移到所述主反应器，转移量有效地在所述主反应器中提供最低活细胞密度，并且在维持最低活细胞密度的同时增加所述主反应器的体积。然后在所述主反应器中进行合成气的发酵。