[发明专利]一种生产脂肪酸的方法及所用装置

说明书

技术领域

本发明涉及微生物发酵技术领域，具体涉及一种生产脂肪酸的方法和所用的装置。

背景技术

能源是维持人类生活和促进社会经济发展的重要基础之一。随着化石能源的枯竭和人类对全球性环境问题的关注，采用可再生能源取代化石能源是当前关注和研究热点。而通过光合作用合成的生物质是惟一可再生并可替代化石能源的资源。例如：当前我国可利用的生物质达到209亿吨，相当于5.8亿吨标准煤。生物质的利用方法包括：化学方法和生物方法。生物质利用的主要化学方法之一是首先通过热化学方法将其气化生产合成气（包括CO、H₂和CO₂等），而后通过费托合成技术将该合成气转换成燃料以及其他化工原料或者产品。不过，反应温度高、合成气成分复杂导致催化剂失活等诸多不利因素限制了化学方法的广泛应用。

生物技术具有操作条件要求温和、底物利用速率快等优势。根据其利用生物质的方式，又可以分为直接发酵和间接发酵。直接发酵，即为混合菌群直接利用生物质生产生物燃料。由于生物质成分复杂，微生物不能完全利用。而间接发酵，则是利用上述合成气作为底物，可以合成包括乙酸、丁酸和乙醇等产物在内的脂肪酸和生物燃料，是一种具有潜质应用价值的生物质利用技术。

由于合成气中CO和H₂等在水中的溶解度较低，目前微生物间接发酵利用生物质的运行模式主要采用序批式反应器（SBR），并通过其高搅拌速率、合成气内循环等方式促进CO和H₂等在水中溶解以利于微生物利用。但是，上述操作均不能明显改善合成气在水中的溶解速率，同时造成反应器内剪切力过大，降低微生物活性，导致反应器的合成气利用速率较低。此外，这些操作的能耗较高，并不适于大规模应用。

发明内容

为了解决现有技术中合成气-反应器液相传质效率不高，合成气利用率不高，微生物活性低，反应器运行成本高等技术难题，本发明的目的是提供一种生产脂肪酸的方法。

本发明的另一目的是提供一种生产脂肪酸的装置。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

首先，本发明提供了一种生产脂肪酸的方法，首先将生物质热裂解气化生产合成气，随后以中空纤维膜作为附着载体和原位供气装置，以所述合成气为原料，利用厌氧微生物发酵生产脂肪酸。

优选的，所述方法的具体步骤如下：

（1）生物质热裂解气化生产合成气；

（2）将厌氧微生物和培养基加入到装有中空纤维膜的密闭装置中；

（3）将步骤（1）所述合成气通入到所述密闭装置中进行发酵，得到所需的脂肪酸。

优选的，所述生物质热裂解气化生产合成气，其生产方法是采用文献（Asadullah,M.,Ito,S.I.,Kunimori,K.,Yamada,M.and Tomishige,K.(2002)Energy efficient production of hydrogen and syngas from biomass:Development of low-temperature catalytic process for cellulose gasification.Environmental Science&Technology36(20),4476-4481.）中报道的方法合成的。所述合成气主要指氢气和二氧化碳混合气，氢气和一氧化碳混合气，或氢气、二氧化碳和一氧化碳混合气。

优选的，所述合成气的压力和通气量以反应器顶空不能检测出合成气，能够实现合成气的完全利用为准。更优选的，所述合成气的压力为0.05～0.15Mpa。

优选的，所述厌氧微生物主要是指梭状芽孢杆菌类，如Clostridium ljungdahlii和Clostridium kluyveri等。