合成氣發酵期間乙醇濃度的控制的製作方法

2023-10-26 08:45:17 2

合成氣發酵期間乙醇濃度的控制的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種在合成氣發酵期間對乙醇濃度進行控制的方法。用於合成氣發酵的方法包括對介質進行接種以提供接種的介質。將接種的介質與合成氣接觸，將細胞和介質移出並分離以提供濃縮的細胞和滲透物。將乙醇從滲透物分離以提供乙醇和乙醇減少的水物流。將所述乙醇減少的水物流返回所述發酵。
【專利說明】合成氣發酵期間乙醇濃度的控制
[0001] 本發明主張2011年12月12日提交的美國臨時申請61/569, 355號的權益，通過 參考W其完整的形式將其併入。
[0002] 本發明提供一種在合成氣發酵期間控制己醇濃度的方法。更具體地，將細胞和介 質從發酵罐移出並在有效用於保持期望的己醇濃度的速率下將己醇減少的水物流返回發 酵罐。
[0003] 發明背景
[0004] 厭氧微生物通過氣態底物的發酵能夠由一氧化碳（CO)製造己醇。使用厭氧微生 物由梭菌屬發酵可W製造己醇和其他有用的產物。例如，美國專利5, 173, 429號描述了 ClostridiumIjungd址IiiATCCNo. 49587, 一種從合成氣體製造己醇和醋酸醋的厭氧微 生物。美國專利 5, 807, 722 號描述了使用ClostridiumIjungd址IiiATCCNo. 55380 將 廢氣轉化成有機酸和醇的方法和設備。美國專利6, 136, 577號描述了使用Clostridium Ijungd址IiiATCCNo. 55988和55989將廢氣轉化成己醇的方法和設備。
[0005] 通常將CO W作為合成氣形式的氣態底物的一部分供應至發酵。用於製造包含一 氧化碳和氨氣的發生爐煤氣或合成氣體或合成氣的碳質材料的氣化在本領域內是熟知的。 典型地，該種氣化方法涉及碳質材料的部分氧化或缺乏空氣的氧化，其中將亞化學計量的 量的氧氣供應至氣化工藝W促進一氧化碳的產生，如W02009/154788中所述。
[0006] 在發酵期間己醇的濃度提高。一定水平的己醇變為抑制性並導致反應器失效或產 率下降。需要方法W有效地在己醇的去除與保持期望的細胞密度水平和己醇產率之間實現 平衡。
[0007] 發明概述
[0008] 合成氣發酵的方法包括對介質進行接種W提供具有至少約0. 1克/升細胞密度的 接種的介質。將細胞和介質移出並分離W提供濃縮的細胞和滲透物。將己醇從滲透物分離 W提供己醇和己醇減少的水物流。將己醇減少的水物流返回發酵。在重要的方面中，己醇 減少的水物流向發酵供應的速率對細胞和介質從發酵移出的速率之比為約0. 5?約25。
[0009] 在另一個方面中，合成氣發酵的方法包括對介質進行接種W提供具有至少約0. 1 克/升細胞密度的接種的介質。將接種的介質與合成氣接觸並在發酵中己醇濃度達到超過 約lOg/L時，將細胞和介質移出並分離W提供濃縮的細胞和滲透物。滲透物保持罐接收滲 透物。蒸觸培從滲透物保持罐接收滲透物。蒸觸培有效用於將己醇從滲透物分離W提供己 醇和己醇減少的水物流。將己醇減少的水物流返回發酵。在重要的方面中，己醇減少的水 物流向發酵供應的速率對細胞和介質從發酵移出的速率之比為約0. 5?約25。
[0010] 在另一個方面中，合成氣發酵的方法包括對介質進行接種W提供具有至少約0.1 克/升細胞密度的接種的介質。將細胞和介質移出並分離W提供濃縮的細胞和滲透物。將 己醇從滲透物分離W提供己醇和己醇減少的水物流。將己醇減少的水物流返回發酵。在 重要的方面中，己醇減少的水物流的供應速率與細胞和介質的移出速率有效用於提供0.Ol 克/克/小時（細胞乾重克數/母體細胞乾重克數/小時的量的增大）的生長因數是有效 的。
[0011] 在另一個方面中，合成氣發酵的方法包括對介質進行接種W提供具有至少約0.1 克/升細胞密度的接種的介質。將接種的介質與合成氣接觸。測量生長因數並在生長因數 小於臨界生長因數時將水物流返回發酵。
[0012] 在另一個方面中，合成氣高產率發酵的方法包括對介質進行接種W提供具有至少 約0. 1克/升細胞密度的接種的介質。將細胞和介質移出並分離W提供濃縮的細胞和滲透 物。將己醇從滲透物分離W提供己醇和己醇減少的水物流。將己醇減少的水物流返回發酵。 在重要的方面中，己醇減少的水物流向發酵供應的速率對細胞和介質從發酵移出的速率之 比為約0. 5?約25。所述方法有效用於保持至少約60克/ (升?天）的STY。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 根據下圖將使得所述方法幾個方面的上述和其他方面、特徵和優勢變得更明顯。
[0014] 圖1顯示了用於合成氣發酵的方法和系統。
[0015] 圖2顯示了包括滲透物保持罐的用於合成氣發酵的方法和系統。
[0016] 圖3顯示了包括熱交換器的用於合成氣發酵的方法和系統。
[0017] 圖4顯示了包括熱交換器和(?汽提器的用於合成氣發酵的方法和系統。
[0018] 圖5顯示了包括排出氣體洗塗培的用於合成氣發酵的方法和系統。
[0019] 圖6顯示了關於培養產己酸菌的生長因數對己醇濃度之間關係的圖。
[0020] 圖7顯示了關於培養產己酸菌的生長因數對己醇濃度之間關係的圖。
[0021] 圖8顯示了水循環對己醇的濃度和CO和&的總攝取的影響。
[0022] 在附圖的所有幾個視圖中相應的參考符號表示相應的組件。熟練的技術人員應理 解，附圖中的元件是為了簡單和清晰而顯示的且不必是按比例繪製的。例如，可W將圖中的 一些元件的尺寸相對於其他元件而誇大W有助於進一步理解本方法和系統的各個方面。此 夕F，通常不描繪在商業上可行的方面中有用或必需的普通但熟知的元件，從而有助於該些 各個方面的較少遮擋的視圖。
[002引發明詳述
[0024] 如下說明不應理解為限制的意思，而僅用於描述示例性實施方案的一般原理。本 發明的範圍應參考權利要求書來確定。
[0025] 在開始和隨後的發酵時，需要對細胞和介質從發酵罐的除去與將細胞從滲透物除 去、將己醇從滲透物除去所需要的時間、W及將減少的己醇滲透物返回到發酵罐所需要的 時間進行平衡。本方法對該些工藝進行平衡W提供穩定的開始和隨後的發酵。
[0026] 如本文中所述的利用介質和產己酸菌在生物反應器中進行的合成氣發酵對於將 合成氣中的CO轉化成醇和其他產物是有效的。在該方面中，產率可W表達為STY(表達為g 己醇/(L?天）的空時收率）。在該方面中，所述方法對於提供至少約10克/(升?天）的 STY(空時收率）是有效的，在另一個方面中，至少約30克/(升?天），在另一個方面中，至 少約60克/(升?天），且在另一個方面中，至少約90克/(升?天）。可能的STY值包括約 10克/(升?天）?約200克/(升?天），在另一個方面中，約10克/(升?天）?約160 克/(升?天），在另一個方面中，約10克/(升?天）?約120克/(升?天），在另一個方 面中，約10克/(升?天）?約80克/(升?天），在另一個方面中，約20克/(升?天）? 約140克/(升?天），在另一個方面中，約20克/(升?天）?約100克/(升?天），在另 一個方面中，約40克/(升?天）?約140克/(升?天），且在另一個方面中，約40克/ (升?天）?約100克/ (升?天）。
[0027] 定義
[0028] 除非有其他定義，否則在本發明的整個該說明書中使用的如下術語按如下定義並 能夠包括下面定義的定義的單數或複數形式：
[0029] 修飾任意量的術語"約"是指在真實世界條件中如在實驗室、試驗工場或生產設施 中遇到的所述量的變化。例如，用於混合物中的成分或測量的量或數量，當用"約"修飾時， 包括在生產工廠或實驗室中典型用於實驗條件測量的變化和關也程度。例如，產物的組分 的量，當用"約"修飾時，包括在工廠或實驗室中多次實驗中批次之間的變化和在分析方法 方面固有的變化。無論是否用"約"修飾，所述量包括那些量的等價物。本文中所述的並用 "約"修飾的任意數量在本發明中還能夠用作未用"約"修飾的量。
[0030] 術語"合成氣"或"合成氣體"是指作為被給予至氣體混合物的名稱的合成氣體， 所述氣體混合物包含不同量的一氧化碳和氨氣。生產方法的實例包括天然氣或姪的蒸汽重 整W生產氨氣、煤和在某些類型的廢物到能量的氣化設施中的氣化。所述名稱源自其作為 在產生合成天然氣（SNG)中和用於生產氨或甲醇的中間體的用途。合成氣易燃且通常用作 燃料源或用作生產其他化學品的中間體。
[0031] 術語"發酵罐"包括由一個或多個容器和/或培或管道排列構成的發酵裝置，其包 括連續攬動的罐式反應器（CSTR)、固定化細胞反應器（ICR)、H角床反應器（TBR)、移動床 生物膜反應器（MBBR)、鼓泡培、氣提發酵罐、膜反應器如中空纖維膜生物反應器（HFMBR)、 靜態混合器、或適用於氣-液接觸的其他容器或其他裝置。
[0032] 術語"發酵"、"發酵方法"或"發酵反應"等傾向於包含所述方法的生長階段和產 物生物合成階段兩者。在一個方面中，發酵是指CO向醇的轉化。
[0033] 術語"細胞密度"是指每單位體積發酵液的微生物細胞的質量如克/升。
[0034] 術語"細胞循環"是指將微生物細胞從發酵液分離並將該些分離的微生物細胞的 全部或部分返回至發酵罐。通常，使用過濾裝置來完成分離。
[00巧]術語"提高效率"、"提高的效率"等，當涉及發酵工藝使用時，包括提高如下中的一 種或多種；在發酵中微生物的生長速率、所產生的期望產物（例如醇）的體積或質量/消耗 的底物（例如一氧化碳）的體積或質量、期望產物的生產速率或生產水平、W及產生的期望 產物對發酵的其他副產物的相對比例。
[0036] 合成氣發酵系統
[0037] 圖1顯示了用於合成氣發酵的方法和系統。合成氣通過合成氣入口 110進入反應 容器100。通過介質出口 120抽取介質和細胞並使用介質循環粟150通過過濾器供應160 供應至細胞分離過濾器200。細胞分離過濾器200提供濃縮的細胞和滲透物。反應容器100 通過細胞循環管線210接收濃縮的細胞且蒸觸培400通過滲透物供應250接收滲透物。蒸 觸培400提供己醇/水的共沸物440和己醇減少的水物流410。分子篩/乾燥器700可W 接收己醇/水的共沸物440並提供己醇產物720。再沸器500通過再沸器供應管線430接 收一部分己醇減少的水物流410。再沸器500提供預熱的己醇減少的水物流510。水物流 循環粟550通過水供應管線420接收己醇減少的水物流。水物流循環粟550通過己醇減少 的水物流供應管線560提供返回至反應容器100的己醇減少的水物流。
[0038] 在另一個方面中，可W在側抽取口 450處將雜醇油從蒸觸培400移出。如本文中 所使用的，"雜醇油"可W包括戊醇、丙醇、了醇、脂肪酸、酉旨、及其混合物。
[0039] 圖2顯示了用於合成氣發酵的方法和系統的另一個方面。圖2中所述的方法和系 統與圖1的類似且圖2中的系統和方法包括滲透物保持罐300。在該方面中，滲透物保持罐 300通過滲透物供應管線220從過濾器200接收滲透物。蒸觸培400通過滲透物供應管線 250接收滲透物。本文中所述的任一方面可W包括滲透物保持罐。
[0040] 圖3顯示了用於合成氣發酵的方法和系統的另一個方面。圖3中所述的方法和系 統與圖1的類似且圖3中的系統和方法包括熱交換器555。在該方面中，熱交換器通過供應 管線230從過濾器200接收己醇減少的水物流和滲透物。熱交換器555有效用於提供預熱 的滲透物。蒸觸培400通過預熱的滲透物供應管線252接收預熱的滲透物。在該方面中， 可W利用保留在己醇減少的水物流中的熱在蒸觸之前對滲透物進行預熱。本文中所述的任 一方面可W包括熱交換器。
[0041] 圖4顯示了用於合成氣發酵的方法和系統的另一個方面。圖4中所述的方法和系 統與圖1的類似且圖4中的系統和方法包括C〇2汽提器600。在該方面中，C〇2汽提器600 接收滲透物有效用於提供(?降低的滲透物。(?降低的滲透物將比汽提之前具有更低水平 的C〇2。與除去C〇2之前的滲透物相比，在該方面中，C〇2降低的滲透物將減少C〇2約10%或 更大，在另一個方面中，約25%或更大，在另一個方面中，約50%或更大，在另一個方面中， 約75%或更大，且在另一個方面中，約90%或更大。蒸觸培400通過C〇2滲透物供應管線 254接收(?降低的滲透物。該方面可W包括所示的熱交換器555且可還包括滲透物保持 罐。
[0042] 圖5顯示了用於合成氣發酵的方法和系統的另一個方面。圖5中所述的方法和系 統與圖1的類似且圖5中的系統和方法包括排出氣體洗塗培620。在該方面中，排出氣體 洗塗培620通過己醇減少的供應管線560接收己醇減少的水物流、通過排出氣體供應管線 640接收排出氣體、並接收蒸觸培廢氣750。排出氣體洗塗培620通過水供應管線563提供 返回反應容器100的己醇減少的水物流並使得排出氣體通過排出氣體出口 650排出。排出 氣體洗塗培可W包括在本文中所述的任一方面中。在一個方面中，排出氣體洗塗培有效用 於從發酵罐廢氣中除去己醇。
[0043] 合成氣發酵工藝
[0044] 介質；根據一個方面，通過向反應容器添加合適的介質來啟動發酵工藝。包含在 反應容器中的液體可W包括任意類型的合適的營養介質或發酵液。營養介質將包含對使 得正被使用的微生物生長有效的維生素和礦物質。在2012年5月22日提交的美國序列 61/650, 098和61/650, 093號中W及在2001年7月23日提交的美國專利7, 285, 402號中 對介質組合物的某些實例進行了描述，通過參考將其全部內容併入本文中。可W對介質進 行滅菌W除去不期望的微生物並利用期望的微生物對反應器進行接種。並不總是需要滅 困。
[0045] 接種物；根據所述方法，將產己酸菌的培養物接種入反應器中W提供具有最小細 胞密度的接種的介質。如本文中所使用的，"最小細胞密度"是指至少約0. 1克/升的活的 細胞密度，在另一個方面中，至少約0.2克/升，在另一個方面中，至少約0.3克/升，在另一 個方面中，至少約0. 4克/升，且在另一個方面中，至少約0. 5克/升。最小細胞密度將不 超過約I. 2克/升。在另一個方面中，用於接種預反應器或種子反應器的第一培養物具有 6. 5或更低的地，在另一個方面中為4. 5或更低，且在另一個方面中為約4.O?約4. 5。用 於接種反應器的第一培養物具有約10克/升或更低的乙酸濃度，在另一個方面中，約1? 約10克/升，在另一個方面中，約1?約5克/升，在另一個方面中，約1?約3克/升，且 在另一個方面中，約2克/升。
[0046] 在一個方面中，利用的微生物包括產乙酸菌。可用的產乙酸菌的實例包括梭菌屬 的產乙酸菌，例如：ClostridiumIjungdahlii的菌株，包括在W02000/68407、EP117309、 美國專利 5, 173, 429、5, 593, 886 和 6, 368, 819 號、W01998/00558 和W02002/08438 中 所述的菌株；Clostridiumautoethanogenum的菌株 〇)SMZ，Germany的DSM10061 和 DSM19630)，包括在W02007/117157 和W02009/151342 中所述的菌株；W及Clostridium ragsdalei巧 11，ATCCBAA-622)和Mkal化aculumbacchi(CPll，ATCCBAA-1772)，包括 分別在美國專利 7, 704, 723 號和"BiofuelsandBioproductsfromBiomass-Generated SynthesisGas" ,HasanAtiyeh,presentedinOklahomaEPSCo民AnnualState Conference,April29, 2010中所述的菌株W及在美國專利申請2007/0276447號中所述的 Clostridiumcarboxidivorans(ATCCPTA-7827)。其他合適微生物包括：Moorella屬的微 生物，包括Moorellasp.冊C22-1 及Carbo巧do化ermus屬的微生物。通過參考將這些 參考中的各個參考併入本文中。可W使用兩種或更大微生物的才合培養物。
[0047]可使用的細菌的某些實例包括Acetogeniumkivui、Acetoanaerobiumnoterae、 Acetobacteriumwoodii^AlkalibaculumbacchiCPU(ATCCBAA-1772)、Blautia producta、ButyribacteriummethyIotrophicum^Caldanaerobactersubterraneous、 Caldanaerobactersubterraneouspacificus、Carboxydothermushydrogenoformans、 Clostridiumaceticum、Clostridiumacetobutylicum、Clostridiumacetobutylicum P262(DSMZGermany的DSM19630)、Clostridiumautoethanogenum(DSMZGermany的 DSM19630)、ClostridiumautoethanogenumOSMZGermany的DSM10061)、Clostridium autoethanogenum(DSMZGermany白勺DSM23693)、Clostridiumautoethanogenum(DSMZ Germany的DSM24138)、ClostridiumcarboxidivoransP7(ATCCPTA-7827)、Clostridium coskatii(ATCCPTA-10522)、Clostridiumdrakei、ClostridiumIjungdahlii PETC(ATCC49587)、ClostridiumljungdahliiERI2(ATCC55380)、Clostridium IjungdahliiC-Ol(ATCC55988)、ClostridiumIjungdahlii0-52 (ATCC55889)、 Clostridiummagnum、Clostridiumpasteurianum(DSMZGermany的DSM525)、 ClostridiumragsdaliPU(ATCCBAA-622)、Clostridiumscatologenes、Clostridium thermoaceticum、Clostridiumultunense、Desulfotomaculumkuznetsovii、 Eubacteriumlimosum、Geobactersulfurreducens、Methanosarcinaacetivorans、 Methanosarcinabarker!、Morrellathermoacetica、Morrellathermoautotrophica、 Oxobacterpfennigii、Peptostreptococcusproductus、民uminococcusproductus、 Thermoanaerobacterkivui及其才合物。
[0048] 氣體：氣化涉及生物質在限制供應氧氣條件下的部分燃燒。製得的氣體主要包 含CO和馬。在該方面中，合成氣將包含至少約20mol%的CO,在一個方面中，約20?約 IOOmol%的CO,在另一個方面中，約30?約90mol%的CO,在另一個方面中，約40?約 80mol%的CO,且在另一個方面中，約50?約70mol%的CO。合成氣將具有至少約0. 75 的C0/C化之比。在均為於2011年4月6日提交的美國序列61/516,667、61/516,704和 61/516, 646號中、W及在均為於2012年5月22日提交的美國序列13/427, 144U3/427, 193 和13/427, 247號中提供了合適的氣化方法和設備的某些實例，通過參考將其全部內容並 入本文中。
[0049] 在有效將生物反應器內的壓力保持為至少約化Sig的速率下將合成氣引入生物 反應器內，在另一個方面中，約0. 25psig，在另一個方面中，約0. 5psig，在另一個方面中 約Ipsig，且在另一個方面中，約10?約25化Sig的壓力。在各種其他方面中，壓力可W為 約10?約200psig，約10?約IOOpsig,約10?約75psig,約10?約SOpsig,約10?約 25psig，約 20 ?約 250psig，約 20 ?約 200psig，約 20 ?約lOOpsig，約 20 ?約 75psig, 約20?約50psig,約20?約25psig,約30?約250psig，約30?約200psig，約30?約 IOOpsig,約 30 ?約 75psig,約 30 ?約SOpsig,約 40 ?約 250psig,約 40 ?約 200psig, 約40?約lOOpsig,約40?約75psig,約40?約SOpsig,約50?約250psig，約50?約 200psig，約 50 ?約IOOpsig和約 50 ?約 75psig。
[0050] 在一個方面中，在特定尺寸的發酵罐中，在約10?約50立方英尺/砂的速率下將 合成氣引入氣體入口 /噴頭110,且在另一個方面中，速率為約25?約35立方英尺/砂。 通過控制引入合成氣的速率並控制氣體排出反應容器的速率來控制壓力。可W在反應器的 頂部空間中或在反應容器的底部測量壓力。
[0051] 攬動；在接種期間，將啟動攬動設定為約10?約30化，在另一個方面中約25化。 攬動加速至約35?約50化，在另一個方面中，在每10分鐘約2?約10化的加速速率下加 速至約4甜Z，且在另一個方面中，每10分鐘約甜Z。
[0052] 細胞循環：在發酵中己醇濃度達到超過約lOg/L時，所述方法包括將細胞和介質 從發酵罐100移出。在另一個方面中，所述方法包括當發酵達到超過約20g/L的己醇濃度 且在另一個方面中超過約30g/L時將細胞和介質移出。通過將細胞與介質分離，提供濃縮 的細胞和介質。使用已知的方法如例如細胞分離器200將細胞與介質分離。如本文中所使 用的，"濃縮的細胞"是指細胞密度高於介質與細胞分離之前的細胞物流。"滲透物"是指在 分離細胞之後的介質。在該方面中，滲透物可W包含己醇。將濃縮的細胞的全部或部分返 回至發酵罐100。在一個方面中，在接種之前或接種後立刻，可W開始細胞循環。
[0053] 在另一個方面中，在細胞密度達到約0. 5克/升或更大時，可W除去細胞和介質， 在另一個方面中，約0. 6克/升或更大，在另一個方面中，約0. 7克/升或更大，在另一個方 面中，約0.8克/升或更大，在另一個方面中約0.9克/升或更大，在另一個方面中約1.0克 /升或更大，在另一個方面中約1. 5克/升或更大，在另一個方面中約2. 0克/升或更大，在 另一個方面中約2. 5克/升或更大，在另一個方面中約0. 5?約5. 0克/升或更大，在另一 個方面中約1. 0?約4. 0克/升或更大，且在另一個方面中約2. 0?約3. 0克/升或更大。
[0054] 所述方法用於將己醇與滲透物分離W供應己醇和己醇減少的水物流。在一個方面 中，可W將滲透物轉移至滲透物保持罐300並隨後轉移到蒸觸培400。在一個方面中，當體 積達到滲透物保持罐總體積的至少約1%?約100%的體積時，將源自保持罐的滲透物連 續轉移到蒸觸培400。在另一個方面中，一旦滲透物保持罐300達到其總體積的約10%的 體積，會立即發生滲透物向蒸觸培的轉移，在另一個方面中，其體積的至少約25%，在另一 個方面中，其體積的至少約50%，在另一個方面中，其體積的至少約75%，且在另一個方面 中，其體積的至少約90%。蒸觸培400提供己醇450和己醇減少的水物流410。蒸觸培能 夠為本領域內已知的任意蒸觸培如板式培、填料培。蒸觸培通常產生己醇-水的共沸物，使 用例如分子篩對所述己醇-水的共沸物進一步進行加工W生產無水己醇。
[00巧]如本文中所使用的，"己醇減少的水物流"是指在除去至少一部分己醇之後的水物 流。己醇減少的水物流可W僅包含源自蒸觸培的己醇減少的水物流或除了其他添加的介質 和/或水之外還包含源自蒸觸培的己醇減少的水物流。將己醇減少的水物流連續返回到反 應容器100。在該方面中，己醇減少的水物流的供應速率對細胞和介質的除去速率之比為約 0. 5?約25,在另一個方面中，約0. 5?約10,在另一個方面中，約0. 5?約5,在另一個方 面中，約0. 5?約1，在另一個方面中，約1?約20,在另一個方面中，約5?約15,在另一個 方面中，約5?約10,在另一個方面中，約4?約8,在另一個方面中，約5?約7,在另一個 方面中，約5,在另一個方面中，約6,且在另一個方面中，約7。在該方面中，己醇減少的水物 流將包含小於約10重量％的醇，在另一個方面中，小於約5重量％的醇，在另一個方面中， 小於約2. 5重量％的醇，在另一個方面中，小於約1. 0重量％的醇，在另一個方面中，小於約 0. 5重量％的醇，在另一個方面中，小於約0. 1重量％的醇，且在另一個方面中，小於約0.Ol 重量％的醇。
[0056]己醇減少的水物流可W包含己酸。在該方面中，己醇減少的水物流可W具有約5. 0 克/升或更低的己酸，在另一個方面中，約2.5克/升或更低的己酸，在另一個方面中，約 1. 0克/升或更低的己酸，在另一個方面中，約0.Ol?約5. 0克/升的己酸，且在另一個方 面中，約0.Ol?約0. 02克/升的己酸。將含己酸的己醇減少的水物流傳送回反應器，使得 不再產生淨己酸。在反應器中在己醇與水之間建立平衡。結果，除了用於培養物維持之外， 供應至反應器的所有C0、C〇2和&可W轉化為己醇。
[0057]在另一個方面中，通過利用生長因數量度，可W控制己醇減少的水物流的供應速 率和細胞和介質的除去速率。如本文中所使用的，"生長因數"是細胞（單位為克，乾重）/ (母體）細胞（乾重）的克數/小時的量的增加。在該方面中，己醇減少的水物流的供應速 率和細胞和介質的除去速率有效地提供至少約0.Ol克/克/小時的生長因數，在另一個方 面中，約0.Ol?約1的生長因數，在另一個方面中，約0.Ol?約0. 5的生長因數，在另一個 方面中，約0.01?約0.25的生長因數，且在另一個方面中，約0.01?約0. 1的生長因數。 如本文中所使用的"臨界生長因數"是指最小期望生長因數。在一個方面中，最小期望生長 因數為約0. 01，在另一個方面中，約0. 02,且在另一個方面中，約0. 03。生長因數可W按如

【權利要求】
1. 一種用於合成氣發酵的方法，包括： 將合成氣與接種的介質接觸，所述接種的介質具有至少約0. 1克/升的細胞密度； 將細胞和介質從發酵移出並對移出的細胞和介質進行分離以提供濃縮的細胞和滲透 物； 將乙醇從滲透物分離以提供乙醇和乙醇減少的水物流；以及 將乙醇減少的水物流供應至發酵； 其中乙醇減少的水物流向發酵供應的速率對所述細胞和介質從發酵移出的速率之比 為約0. 5?約25。
2. 權利要求1的方法，其中在發酵中達到超過約10g/L的乙醇濃度時，將細胞和介質移 出。
3. 權利要求1的方法，其中在達到約0. 5g/L或更大的細胞密度時，將細胞和介質移出。
4. 權利要求1的方法，其中在發酵中保持乙醇濃度超過約10g/L。
5. 權利要求1的方法，其中將滲透物轉移到滲透物保持罐。
6. 權利要求5的方法，其中將滲透物轉移到蒸餾塔。
7. 權利要求6的方法，其中在蒸餾之前，通過與乙醇減少的水物流的熱交換對滲透物 進行預熱。
8. 權利要求6的方法，其中在將乙醇減少的水物流供應至發酵之前，使用乙醇減少的 水物流對發酵罐的廢氣進行洗滌。
9. 權利要求1的方法，其中乙醇減少的水物流包含乙酸。
10. 權利要求6的方法，其中在蒸餾之前將C02從滲透物移出。
11. 權利要求1的方法，其中在測抽取口處將雜醇油從蒸餾塔移出。
12. -種用於合成氣發酵的方法，包括： 將合成氣與接種的介質接觸，所述接種的介質具有至少約〇. 1克/升的細胞密度； 在發酵中達到超過約l〇g/L的乙醇濃度時，將細胞和介質移出並分離細胞和介質以提 供濃縮的細胞和滲透物； 將滲透物轉移到滲透物保持罐； 將滲透物從滲透物保持罐轉移到蒸餾塔，所述蒸餾塔有效用於將乙醇從滲透物分離以 提供乙醇和乙醇減少的水物流； 將乙醇減少的水物流供應至發酵； 其中乙醇減少的水物流向發酵供應的速率對細胞和介質從發酵移出的速率之比為約 0? 5?約25。
13. 權利要求12的方法，其中在達到約0. 5g/L或更大的細胞密度時，將細胞和介質移 出。
14. 權利要求12的方法，其中在蒸餾之前，通過與乙醇減少的水物流的熱交換對滲透 物進行預熱。
15. 權利要求12的方法，其中在將乙醇減少的水物流供應至發酵之前，使用乙醇減少 的水物流對發酵罐的廢氣進行洗滌。
16. 權利要求12的方法，其中乙醇減少的水物流包含乙酸。
17. 權利要求12的方法，其中在蒸餾之前將C02從滲透物移出。
18. 權利要求12的方法，其中在測抽取口處將雜醇油從蒸餾塔移出。
19. 一種用於合成氣發酵的方法，包括： 對介質進行接種以提供具有至少約〇. 1克/升細胞密度的接種的介質； 將合成氣與接種的介質接觸； 將細胞和介質從發酵移出並分離細胞和介質以提供濃縮的細胞和滲透物； 將乙醇從滲透物分離以提供乙醇和乙醇減少的水物流；以及 將乙醇減少的水物流供應至發酵； 其中乙醇減少的水物流向發酵供應的速率與細胞和介質從發酵移出的速率有效用於 提供至少約0. 01克/克/小時的生長因數。
20. 權利要求19的方法，其中在發酵中達到超過約10g/L的乙醇濃度時，將細胞和介質 移出。
21. 權利要求19的方法，其中在達到約0. 5g/L或更大的細胞密度時，將細胞和介質移 出。
22. 權利要求19的方法，其中將滲透物轉移到滲透物保持罐。
23. 權利要求22的方法，其中將滲透物轉移到蒸餾塔。
24. 權利要求23的方法，其中在蒸餾之前，通過與乙醇減少的水物流的熱交換對滲透 物進行預熱。
25. 權利要求19的方法，其中在將乙醇減少的水物流供應至發酵之前，使用乙醇減少 的水物流對發酵罐的廢氣進行洗滌。
26. 權利要求19的方法，其中乙醇減少的水物流包含乙酸。
27. 權利要求19的方法，其中在蒸餾之前將C02從滲透物移出。
28. 權利要求19的方法，其中在測抽取口處將雜醇油從蒸餾塔移出。
29. -種用於合成氣發酵的方法，包括： 對介質進行接種以提供具有至少約〇. 1克/升細胞密度的接種的介質； 將合成氣與接種的介質接觸； 測量生長因數並在生長因數小於臨界生長因數時將水物流供應至發酵。
30. 權利要求29的方法，其中水物流包含乙醇減少的水物流，其中 所述乙醇減少的水物流通過如下操作得到： 將細胞和介質從發酵移出並分離細胞和介質以提供濃縮的細胞和滲透物； 將乙醇從滲透物分離以提供乙醇和乙醇減少的水物流。
31. -種用於合成氣發酵的方法，包括： 對介質進行接種以提供具有至少約〇. 1克/升細胞密度的接種的介質； 將合成氣與接種的介質接觸； 測量生長因數並以有效用於保持生長因數在臨界生長因數之上的量將水物流供應至 發酵。
32. 權利要求31的方法，其中水物流包含乙醇減少的水物流，其中 所述乙醇減少的水物流通過如下操作得到： 將細胞和介質從發酵移出並分離細胞和介質以提供濃縮的細胞和滲透物； 將乙醇從滲透物分離以提供乙醇和乙醇減少的水物流。
33. -種用於合成氣發酵的高產率方法，包括： 將合成氣與接種的介質接觸，所述接種的介質具有至少約〇.lg/L的細胞密度； 將細胞和介質從發酵移出並對移出的細胞和介質進行分離以提供濃縮的細胞和滲透 物； 將乙醇從滲透物分離以提供乙醇和乙醇減少的水物流；以及 將乙醇減少的水物流供應至發酵； 其中乙醇減少的水物流的供應速率對細胞和介質的移出速率之比為約0. 5?約25 ; 其中所述方法有效用於保持至少約60克八升?天）的STY。
【文檔編號】C12Q3/00GK104379755SQ201280061371
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2012年12月7日 優先權日:2011年12月12日
【發明者】瑞安·塞納拉特納, 劉頌 申請人:伊內奧斯生物股份公司