[发明专利]合成气发酵方法的操作方法

说明书

本发明提供了一种用于合成气发酵的方法，所述方法有效降低电导率并提供约10g乙醇/(L·天)的醇STY。所述方法包括将合成气导入到反应器容器中，并向所述反应器容器提供约100mg氮/g产生的细胞或更高的氮进料速率。所述合成气的发酵有效地提供了具有约16mS/cm或更低的平均电导率和10g乙醇/(L·天)或更高的STY的发酵培养基。

与相关申请的交叉引用

本申请要求2012年5月22日提交的美国临时申请号61/650,098和61/650,093两者以及2012年11月14日提交的美国临时申请号61/726,225的优先权，所有上述临时申请以其整体通过参考并入本文。

技术领域

提供了一种用于合成气发酵的方法，所述方法有效地降低电导率并提供约10g乙醇/(L·天)或更高的醇STY。更具体地，所述方法包括向反应器容器提供量为每克产生的细胞约100mg氮或更高的氮的氮进料速率。

发明背景

厌氧微生物可以通过气态底物的发酵从CO生产乙醇。使用来自于梭状芽胞杆菌(Clostridium)属的厌氧微生物的发酵产生乙醇和其他有用产物。例如，美国专利号5,173,429描述了杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)ATCC号49587，该厌氧微生物从合成气体生产乙醇和乙酸盐。美国专利号5,807,722描述了使用杨氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)ATCC号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描述了使用杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)ATCC号55988和55989将废气转变成乙醇的方法和装置。

为了获得稳定的性能和乙醇生产率，产乙酸细菌需要氨形式的恒定的氮进料。最常见情况下，氨源是提供在低pH培养基料流中的氯化铵。由于成本和可利用性，氢氧化铵的使用是优选的。然而，由于氢氧化铵是碱，因此它必须作为分开的培养基料流添加。这种高pH料流的添加有可能引起发酵操作问题。此外，在较高生产率水平(>50STY)下，在更浓的培养基使用期间，发酵液的离子强度增加到对培养物性能造成不利影响的水平。

发明概述

一种用于合成气发酵的方法降低电导率并提高醇的STY。所述方法包括将所述合成气导入到反应器容器中，并向所述反应器容器提供约100mg氮/g产生的细胞或更高的氮进料速率。合成气的发酵有效地提供了具有约16mS/cm或更低的平均电导率和10g乙醇/(L·天)或更高的STY的发酵培养基。就此而言，氮从包括无水氨、氨水、氢氧化铵、乙酸铵、有机或无机的硝酸盐或酯、腈、胺、亚胺、酰胺、氨基酸、氨基醇及其混合物的来源提供。在一种情况下，氮由氢氧化铵提供。所述方法包括导入具有约0.75或更高的CO/CO2比例的合成气，并用一种或多种产乙酸细菌发酵合成气。所述发酵方法有效地提供约1.0g/L或更高的细胞密度和约5％至约99％的CO转化率。在一种情况下，发酵培养基包含约0.01g/L或更少的酵母提取物和约0.01g/L或更少的糖类。

在一种情况下，用于降低发酵中的电导率的方法包括将合成气导入到包含发酵培养基的反应器容器中。所述方法包括以约100mg氮/g产生的细胞或更高的速率向反应器容器提供氮进料，其中在氮进料中用氢氧化铵代替氯化铵。该氮进料有效地提供约16mS/cm或更低的电导率和约4.2至约4.8的pH。

在另一种情况下，用于降低发酵培养基中的电导率的方法包括将合成气导入到反应器容器中，并以约100mg氮/g产生的细胞或更高的速率向反应器容器提供氮进料。在这种情况下，在氮进料中用氢氧化铵代替氯化铵。与氮进料是氯化铵的发酵相比，该方法有效地提供了至少约20％的电导率的降低。

在一种情况下，发酵培养基包含：每克产生的细胞约100至约340mg的氮、每克产生的细胞约10.5至约15mg的磷或每克产生的细胞约26至约36mg的钾。在这种情况下，氮源是氢氧化铵。

发明详述