丙酸發(fā)酵與分離提取工藝研究.pdf

1、丙酸作為一種重要的“C3”平臺化合物，其市場和應用處于不斷拓展的狀態(tài)，而現(xiàn)今石油資源的短缺及人類生存對環(huán)境、經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求，生物法制備丙酸正成為當今研究的熱點。目前，生物法生產(chǎn)丙酸仍然存在較多問題，如生產(chǎn)效率過低，產(chǎn)物抑制嚴重，產(chǎn)物分離困難等，嚴重制約了生物法丙酸的工業(yè)化。本論文主要就培養(yǎng)基優(yōu)化、發(fā)酵液膜法預處理和產(chǎn)物萃取分離等方面進行了相關(guān)研究，具體如下：
　　 通過氮源篩選、Plackett-Burman實驗以及中心復

2、合設計實驗，最終確定最優(yōu)培養(yǎng)基配方(g/L)：酵母膏13，蛋白胨8，KH2PO41，MnSO4.0.06，Na2HPO40.5，CoCl20.02。驗證實驗得到實際丙酸產(chǎn)量14.30 g/L，產(chǎn)量提高19.20％。此外，在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加一定量的外源丙酸、乙酸和琥珀酸發(fā)現(xiàn)Propionibacteriumfreudenreichii CCTCC M207015發(fā)酵產(chǎn)丙酸過程受到丙、乙酸的抑制，且受丙酸的抑制程度更強；外源琥珀酸的加入對丙

3、酸的生產(chǎn)起到了一定的促進作用。
　　 對不同中空纖維膜組件預處理丙酸發(fā)酵液進行了篩選和優(yōu)化。結(jié)果表明：采用0.1μm的聚偏氟乙烯(PVDF)材質(zhì)的微濾膜，在初始壓差0.04 MPa、初始發(fā)酵液菌體濃度小于0.4、pH值6.0左右以及溫度30℃條件下能夠較好的實現(xiàn)丙酸發(fā)酵液的預處理。
　　 比較離子交換法和絡合萃取法對丙酸發(fā)酵液的分離情況，后者具有高效性和高選擇性。萃取劑、稀釋劑篩選結(jié)果表明：選用甲基三辛基氯化銨為萃取劑，

4、正辛醇為稀釋劑時萃取過程受pH和無機陰離子影響較小，對丙酸具有較高的選擇性。以1.2 mol/L甲基三辛基氯化銨為有機相，有機相/水相(v/v)為3的條件下，萃取15 min即能達到平衡；該系統(tǒng)適用于較高濃度丙酸發(fā)酵液的萃取，經(jīng)4級萃取丙酸萃取率達86.2％；利用3 mol/LNaCl為反萃取劑，有機相/水相(v/v)比為1:4時反萃取效果較好，疲勞實驗證實再生后的萃取劑仍具有較好的萃取能力。
　　 本研究對丙酸發(fā)酵液的分離和反