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生物丁醇的进展

4班4组罗思雨李艳梅张淑瑶王珂瑶

生物丁醇的进展

目录

名词定义及用途

我国生物丁醇的分离提取技术

发酵技术工艺

名词定义及用途

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名词定义及用途

一.名词定义及用途

1.

正丁醇分子式、理化性质

正丁醇俗称1－丁醇，英文简写为n-buTanol;n-butylalcohol;1-butanol，它是无色液体，有酒精味，相对密度0.8109，熔点－90.2℃，沸点117.7℃，与乙醇、乙醚及其它多种有机溶剂混溶。蒸汽与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.45－11.25(体积)

1.正丁醇主要用途

正丁醇是一种重要的有机化工原料，用途非常广泛，主要用于邻苯二甲酸正丁酯、脂肪二元酸和磷酸丁酯、丙烯酸丁酯及醋酸丁酯等

可经过氧化生产丁醛或丁酸

还可用作油脂、医药和香料的提取溶剂以及醇酸树脂的添加剂等

名词定义及用途

二.我国生物丁醇的分离提取技术

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二.我国生物丁醇的分离提取技术

1液液萃取

液液萃取的原理是利用组分在互不相溶的两相中溶解度的差异进行分离

液液萃取应用到生物丁醇发酵体系中，即选用水不溶性的有机萃取剂与发酵液混合，由于丁醇在有机相中的溶解度比在发酵液水相中的溶解度大，可以选择性地分离浓缩在有机相中，从而实现丁醇从发酵液中的移除，提高发酵产率和糖的转化率

目前，影响生物丁醇萃取分离提取工艺的一个关键因素是萃取剂毒性

对于萃取剂的选择，国内研究较多的萃取剂有油醇(oleylalcohol)[0J、正辛醇(1-0ctanol)、乙酸乙酯(ethylacetate)[8]和生物柴油(biodiesel)等

2.气提

二.我国生物丁醇的分离提取技术

气提分离微生物的原理主要是利用氮气或发酵自身产生的气体(CO2和H2)在发酵液中鼓泡，利用溶剂的易挥发特性来提取发酵液中的丁醇、丙酮和乙醇，气泡截获溶剂后在一个冷凝器中压缩收集

溶剂被浓缩后，气体重新回收利用进入下一轮的气提

当气泡在发酵液中形成或者破坏时，周边的液体会随之振动，从而使得溶剂从发酵液中移出

气提法操作简单而实用，可以与发酵耦合实现在线同时分离，随着发酵产物ABE的不断移出，产物抑制作用减小，糖的利用率大大提高，也可以与底物流加发酵耦合，发酵产率得以提高

3.吸附

二.我国生物丁醇的分离提取技术

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采用吸附法分离生物丁醇，主要是利用吸附剂对有机溶剂的选择性吸附，达到分离丁醇同时消除产物抑制的目的。目前，国外的报道主要集中在使用硅藻土、活性炭和聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)作为吸附剂的研究上，国内对吸附法分离生物丁醇的文献报道较少，采用的吸附剂主要是硅藻土、树脂和竹炭

4.精馏

精馏法分离提取生物丁醇主要是指在精馏塔中通过多次汽化冷凝从发酵液中分离丁醇、丙酮和乙醇溶剂20。精馏法是目前应用最广泛的生物丁醇分离工艺

5.渗透汽化

渗透汽化是液体混合物在膜两侧组分蒸汽分压差的推动下，利用组分在膜中溶解和扩散速率的不同来实现分离的过程

对于生物丁醇发酵体系，发酵液中除含有丁醇、乙醇和丙酮外，还含有乙酸和丁酸等

二.我国生物丁醇的分离提取技术

COMMENDATIONCONGRESS

表1给出了部分渗透汽化法分离提取生物丁醇的研究结果

渗透汽化将发酵液中溶剂组分及其他组分有选择性地在膜渗透侧富集回收，而营养物质、糖和微生物细胞被截留，处理后可重新用于发酵

渗透汽化分离性能通常采用两个参数来衡量:渗透通量和分离因子

发酵技术工艺

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发酵技术工艺

1ABE一步发酵法

传统的一步法发酵ABE是以玉米、不薯等淀粉质农副产品或糖蜜甘蔗、甜菜等糖质产品为原料，经水解得到发酵液，然后在丙酮-丁醇菌作用下，经发酵制得丁醇、丙酮及乙醇的混合物，三者比例内菌种、原料、发酵条件不同而异，通常的比例为6:3:1.糖蜜发酵获得的了醇比例高

由于强烈的产物抑制，由ABET乙发酵所得产品液中丁醇的质量浓度很低，当丁醇的质量浓度达4g/L~5g/L时，菌体生长开始受到影响

当丁醇的质量浓度达到11g/L时，菌体生长受到严重抑制

当丁醇的质量浓度达15g/L，菌体将停止生长

发酵技术工艺

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2.两步发酵法

在传统的基础上进一步发展了两步法发酵丁醇，第一步是用厌氧梭菌将糖高温发酵得到丁酸，第二步将第一步得到的丁酸发酵生成丁醇、这一技术使微生物的产酸和产溶剂两个过程

分别在两个发酵罐中完成，有效地降低丁醇的毒性，保证发酵稳

定连续的进行

3.莘取发酵

早在1992年，浙江大学杨立荣等人选用油醇为萃取剂，利用问歇萃取发酵方式，使丁醇的产量大幅增加，由于萃取发酵将发酵技术和萃取操作结合，把丁醇从醒液中移去，不仅解除了底物抑制，也避免了代谢产物的积累对微生物生长的影响，此方法后来被广泛使用。史仲平等人以生物柴油为萃取剂，使