來源于在提取發(fā)酵中用于醇移除的油的提取溶劑制造技術

在醇發(fā)酵方法中，將來源于生物質(zhì)的油化學地轉(zhuǎn)化成提取劑可用于對來自發(fā)酵液體培養(yǎng)基的產(chǎn)物醇(如丁醇)的原位移除。在所述油中的甘油酯能夠被化學地轉(zhuǎn)化成反應產(chǎn)物(如脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酸甲酯、脂肪酸乙二醇酯和羥基化甘油三酯、以及它們的混合物)，其形成了發(fā)酵產(chǎn)物提取劑，所述提取劑對于產(chǎn)物醇的分配系數(shù)大于所述生物質(zhì)的油對于產(chǎn)物醇的分配系數(shù)。來源于醇發(fā)酵方法的原料的油能夠被化學地轉(zhuǎn)化成發(fā)酵產(chǎn)物提取劑。所述油能夠在所述原料被輸送進發(fā)酵容器之前從所述原料中分離，并且所述分離的油能夠被化學地轉(zhuǎn)化成發(fā)酵產(chǎn)物提取劑，其能夠隨后與包含產(chǎn)物醇的發(fā)酵產(chǎn)物接觸，從而從所述發(fā)酵產(chǎn)物中分離所述產(chǎn)物醇。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】來源于在提取發(fā)酵中用于醇移除的油的提取溶劑本申請要求提交于2010年6月18日的美國臨時申請61/356，290 ;提交于2010 年7月28日的美國臨時申請61/368，451;提交于2010年7月28日的美國臨時申請 61/368,436 ;提交于2010年7月28日的美國臨時申請61/368，444 ;提交于2010年7月28 日的美國臨時申請61/368，429 ;提交于2010年9月2日的美國臨時申請61/379，546 ;和提交于2011年2月7日的美國臨時申請61/440，034 ;提交于2011年6月15日的美國臨時申請13/160，766的權(quán)益；其全部內(nèi)容以引用方式并入本文。與本申請相關的序列表經(jīng)由網(wǎng)上電子專利申請系統(tǒng)以電子表格形式提交，其全文以引用方式并入說明書。專利
本專利技術涉及發(fā)酵醇如丁醇的生產(chǎn)，具體地涉及用于提取發(fā)酵的提取溶劑，以及將來源于生物質(zhì)的油轉(zhuǎn)化成提取溶劑的方法。_4]專利技術背景丁醇是一種重要的工業(yè)化學品，具有多種應用，例如用作燃料添加劑，在塑料工業(yè)中用作化學原料，以及在食品和香料工業(yè)中用作食品級的提取劑。因此，高度需要丁醇以及高效和環(huán)境友好的生產(chǎn)方法 。利用微生物發(fā)酵來生產(chǎn)丁醇是一種環(huán)境友好的生產(chǎn)方法。一些丁醇產(chǎn)量高的微生物也具有低的丁醇毒性閾值，使得在生產(chǎn)丁醇過程中需要從發(fā)酵容器中移除丁醇。原位產(chǎn)物移除(ISPR)(也被稱為提取發(fā)酵)從其被生產(chǎn)的發(fā)酵容器中移除丁醇，從而使微生物以高產(chǎn)量生產(chǎn)丁醇。本領域已描述的一種用于原位產(chǎn)物移除的方法是液-液提取(美國專利公開申請2009/0305370)。為了在技術上和經(jīng)濟上可行的，理想的是，液-液提取需要提取劑和發(fā)酵液體培養(yǎng)基之間的良好接觸以便將產(chǎn)物醇有效地傳質(zhì)傳送到提取劑中；提取劑與發(fā)酵液體培養(yǎng)基(在發(fā)酵期間和發(fā)酵之后)的良好的相分離；提取劑的有效回收和再利用； 提取劑提取產(chǎn)物醇(通過例如防止降低對于產(chǎn)物醇進入提取劑的分配系數(shù))的能力的最小劣化和提取劑的污染，所述污染是由長期操作過程中會降低分配系數(shù)的脂質(zhì)造成的。具體地，隨著時間推移和每次再利用，提取劑可被油污染，例如通過生物質(zhì)中存在的油的積聚，生物質(zhì)是作為可水解的淀粉原料輸送進發(fā)酵容器中。例如，在通過同時糖化和發(fā)酵(SSF)(在通過添加葡糖淀粉酶以產(chǎn)生葡萄糖的發(fā)酵過程中伴隨著液化漿的糖化)將葡萄糖轉(zhuǎn)化成丁醇的過程中，加載到發(fā)酵容器中的含30重量％干玉米固體的液化的玉米漿能產(chǎn)生含有約1. 2重量％玉米油的發(fā)酵液體培養(yǎng)基。在原位產(chǎn)物移除過程中作為提取劑溶解在油醇(OA)中的玉米油質(zhì)可導致隨著每次油醇再利用脂質(zhì)濃度的積聚；隨著油醇的每次再利用時油醇中的脂質(zhì)濃度增加，產(chǎn)物醇在油醇中的分配系數(shù)降低。此外，在提取發(fā)酵期間不溶解固體的存在可對醇生產(chǎn)的效率產(chǎn)生負面影響。例如， 不溶解固體的存在可降低發(fā)酵容器中的傳質(zhì)系數(shù)，阻止發(fā)酵容器中的相分離，隨著時間的推移導致提取劑中來自不溶解固體的玉米油的積聚從而導致提取效率降低和溶劑損失增加，因為其被截留在作為干酒糟可溶物(DDGS)而被最終移除的固體中，減緩提取劑液滴與發(fā)酵液體培養(yǎng)基的解脫過程、和/或?qū)е掳l(fā)酵容器體積效率降低。若干個用于降低提取發(fā)酵中使用的提取劑分配系數(shù)的劣化的方法包括濕磨法、分餾和固體移除。濕磨法是一種昂貴的多步方法，其為了單獨捕集來自每種副產(chǎn)品的價值而將生物質(zhì)(例如玉米)分離成其所有重要組分(胚芽、果皮纖維、淀粉、和谷蛋白)。該方法提供了純化的淀粉流；然而，它非常昂貴并且包括將生物質(zhì)分離成其非淀粉組分，這對于發(fā)酵醇生產(chǎn)是不需要的。分餾移除了纖維和胚芽，所述纖維和胚芽包含存在于研碎全玉米中的大部分油，導致玉米具有更高的淀粉(胚乳)含量。干分餾不分離胚芽和纖維，因此它比濕磨法更便宜。然而，分餾不移除全部的纖維或胚芽，并且不會導致固體的全部消除。此外，在分餾中會損失一些淀粉。玉米的濕磨法比干分餾更昂貴，但干分餾比干磨未分餾玉米更昂貴。如例如于2010年6月18日提交的共同未決的、普通擁有的美國臨時專利申請 61/356，290中所述，從用于發(fā)酵前的液化漿中移除固體，包括包含脂質(zhì)的胚芽，可基本上移除不溶解固體。然而，即使不分餾或移除不溶解固體，如果能降低提取劑的分配系數(shù)的劣化，也將是有利的。因此，持續(xù)需要開發(fā)更有效的方法和系統(tǒng)來通過提取發(fā)酵產(chǎn)生產(chǎn)物醇如丁醇，在提取發(fā)酵中降低了提取劑的分配系數(shù)的劣化。此外，通常提取劑(例如，油醇)是加入到工藝中的，而不是在工藝的一個步驟中產(chǎn)生的。因此，提取劑是原材料支出。由于提取劑可由于吸附在非發(fā)酵性固體上而損失并被引入到這個工藝中的脂質(zhì)所稀釋，因此提取劑的回收和再利用的效率可影響醇生產(chǎn)方法的經(jīng)濟性。因此，持續(xù)需要用于原位產(chǎn)物移除的替代性提取劑，提取劑通過降低資本和/或運營成本可導致一個更經(jīng)濟的方法。專利技術概述本專利技術通過提供產(chǎn)生產(chǎn)物醇如丁醇的方法滿足了以上需求，其中生物質(zhì)中的脂質(zhì)被轉(zhuǎn)化成可用于原位產(chǎn)物移除的提取劑，并且其中降低了與原料和/或在提取劑再利用時輸送進發(fā)酵容器的脂質(zhì)的量。本專利技術還提供了相關的優(yōu)點，這些優(yōu)點通過下列的實施方案的描述 將變得更顯而易見。將來源于生物質(zhì)的脂質(zhì)化學地轉(zhuǎn)化成提取劑可降低存在于原位產(chǎn)物移除提取劑中的脂質(zhì)的量，所述提取劑包括脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酯、脂肪酸乙二醇酯和甘油三酯、以及它們的混合物(本文中統(tǒng)稱為“脂肪酸提取劑”)。甘油三酯可被羥基化或烷氧基化(例如，甲氧基化、乙氧基化)。脂肪酸提取劑預期不會和脂質(zhì)一樣程度地降低產(chǎn)物醇如異丁醇在提取劑相中的分配系數(shù)。此外，脂肪酸提取劑可用作原位產(chǎn)物移除提取劑。脂肪酸提取劑可來源于供應輸送進發(fā)酵容器的可發(fā)酵碳的生物質(zhì)。因此，脂肪酸提取劑可在醇生產(chǎn)工藝的步驟中產(chǎn)生，并用于替代、或添加到供應的不在所述工藝中產(chǎn)生的外源原位產(chǎn)物移除提取劑(如外部提供的油醇)中，從而降低或甚至省去用于原位產(chǎn)物移除提取劑的原材料支出。此外，提取劑也可通過在高溫和/或高壓條件下，由將來源于生物質(zhì)或原料的油轉(zhuǎn)化成脂肪酸而產(chǎn)生。此外，來源于生物質(zhì)或原料的油可用一種或多種脂肪酶處理以產(chǎn)生脂肪酸或進行氫化反應以產(chǎn)生脂肪醇。本專利技術涉及組合物，所述組合物包含能夠由原料產(chǎn)生醇的重組微生物；醇；和至少一種提取劑，所述提取劑選自脂肪酸、脂肪醇、脂肪酯、甘油三酯、以及它們的混合物；其中所述提取劑由所述原料產(chǎn)生。在一個實施方案中，所述提取劑是脂肪酰胺的混合物，并且在另一個實施方案中，所述脂肪酰胺的混合物包含亞油酰胺、油酰胺、棕櫚酸酰胺或硬脂酰胺。在另一個實施方案中，所述提取劑是脂肪酰胺和脂肪酸的混合物，并且在另一個實施方案中，所述脂肪酰胺和脂肪酸的混合物包含亞油酰胺、亞油酸、油酰胺、油酸、棕櫚酸酰胺、 棕櫚酸、硬脂酰胺或硬脂酸。在一個實施方案中，所述提取劑選自羥基化甘油三酯、烷氧基化甘油三酯、羥基化脂肪酸、烷氧基化脂肪酸、羥基化脂肪醇和烷氧基化脂肪醇。在一個實施方案中，甘油三酯可為甲氧基化的或乙氧基化的。在另一個實施方案中，所述提取劑選自飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、飽和脂肪醇、不飽和脂肪醇、飽和脂肪酰胺、不飽和脂肪酰胺、 飽和脂肪酯、不飽和脂肪酯、以及它們的混合物。在一個實施方案中，所述提取劑可以是液體或固體。在另一個實施方案中，所述提取劑可以是珠粒的形式。在一個實施方案本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.18 US 61/356290;2010.07.28 US 61/368436;201.組合物，包含能夠由原料產(chǎn)生醇的重組微生物；醇；和至少一種提取劑，所述提取劑選自脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酯、甘油三酯、以及它們的混合物；其中所述提取劑由所述原料產(chǎn)生。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述提取劑包括式R(C= O)N(RO (R”)的一種或多種脂肪酰胺，其中R獨立地選自任選地以一個或多個雙鍵間隔的C3-C27烷基基團，并且R’和R”獨立地選自氫和任選地包含一個或多個羥基基團的C1-C6烷基基團。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述提取劑包括式R-(C= O)-OCHRJ CHR -OH 的一種或多種脂肪酯，其中R獨立地選自任選地以一個或多個雙鍵間隔的C3-C27烷基基團，并且R’和R”獨立地選自氫和C1-C4烷基基團。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述提取劑包括式R-(C= O)-0R’的一種或多種脂肪酯，其中R獨立地選自任選地以一個或多個雙鍵間隔的C3-C27烷基基團，并且R’是8個碳或更少的烷基基團。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述提取劑是脂肪酰胺的混合物，并且其中所述脂肪酰胺的混合物包含亞油酰胺、油酰胺、棕櫚酰胺或硬脂酰胺。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述提取劑是脂肪酰胺和脂肪酸的混合物，并且其中所述脂肪酰胺和脂肪酸的混合物包含亞油酰胺、亞油酸、油酰胺、油酸、棕櫚酰胺、棕櫚酸、硬脂酰胺或硬脂酸。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述提取劑選自羥基化甘油三酯、烷氧基化甘油三酯、羥基化脂肪酸、烷氧基化脂肪酸、羥基化脂肪醇和烷氧基化脂肪醇。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述提取劑選自飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、飽和脂肪醇、不飽和脂肪醇、飽和脂肪酰胺、不飽和脂肪酰胺、飽和脂肪酯、不飽和脂肪酯、以及它們的混合物。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述醇是C1-C8烷基醇。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述原料包括黑麥、小麥、玉米、甘蔗、大麥、纖維素材料、木質(zhì)纖維素材料、或它們的混合物。11.產(chǎn)生提取劑的方法，包括提供包含油的生物質(zhì)；使所述油與一種或多種能夠?qū)⑺鲇突瘜W地轉(zhuǎn)化成提取劑的物質(zhì)接觸，從而將所述油的至少一部分轉(zhuǎn)化成所述提取劑，所述提取劑選自脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酯、甘油三酯、以及它們的混合物。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述一種或多種物質(zhì)選自含水氫氧化銨、無水氨、醋酸銨、氨水、過氧化氫、甲苯、冰醋酸、脂肪酶和陽離子交換樹脂。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述提取劑對于產(chǎn)物醇的分配系數(shù)大于在所述油被轉(zhuǎn)化成提取劑之前所述油對于所述產(chǎn)物醇的分配系數(shù)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述產(chǎn)物醇是C1-C8烷基醇。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在使所述油與所述一種或多種物質(zhì)接觸之前，從所述生物質(zhì)中分離所述油。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述生物質(zhì)包括玉米粒、玉米棒、作物殘余物如玉米殼、玉米秸桿、草、小麥、黑麥、小麥秸桿、大麥、大麥秸桿、干草、稻桿、柳枝稷、廢紙、甘蔗渣、高粱、甘蔗、大豆、從谷物的研磨中獲得的組分、纖維素材料、木質(zhì)纖維素材料、樹、枝、 根、葉、木片、木屑、灌木和灌叢、蔬菜、水果、花、動物糞肥、或它們的混合物。17.產(chǎn)生產(chǎn)物醇的方法，包括(a)提供包含低聚糖和油的生物質(zhì)；(b)使所述生物質(zhì)與能夠?qū)⒌途厶寝D(zhuǎn)化成單糖的糖化酶接觸；(C)從(a)或(b)的生物質(zhì)中分離所述油；(d)使所述分離的油與一種或多種反應劑或溶劑接觸以形成提取劑；(e)使所述生物質(zhì)與包含能夠?qū)⑺鰡翁寝D(zhuǎn)化成產(chǎn)物醇的重組微生物的發(fā)酵液體培養(yǎng)基接觸，從而產(chǎn)生產(chǎn)物醇；以及(f)使所述產(chǎn)物醇與所述提取劑接觸，其中所述提取劑對于所述產(chǎn)物醇的分配系數(shù)大于所述生物質(zhì)的油對于所述產(chǎn)物醇的分配系數(shù)。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述提取劑選自脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酯、甘油三酯、以及它們的混合物。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述提取劑包括式R(C= O)N(RO (R”)的一種或多種脂肪酰胺，其中R獨立地選自任選地以一個或多個雙鍵間隔的C3-C27烷基基團，并且...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：DR安頓，J齊拉科維奇，BA迪納，MC格雷迪，FJ維爾納，
申請(專利權(quán))人：布特馬斯先進生物燃料有限責任公司，
類型：
國別省市：