用于合成氣發(fā)酵的方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N用于發(fā)酵合成氣的方法，所述方法有效地減少接種主反應(yīng)器所需的時間量。所述方法包括繁殖產(chǎn)乙酸細(xì)菌的培養(yǎng)物以為主反應(yīng)器提供接種物，以及在所述主反應(yīng)器中發(fā)酵合成氣。
【專利說明】用于合成氣發(fā)酵的方法
[0001]本申請要求2011年6月30日提交的美國臨時申請?zhí)?1/571，564和61/571，565以及2011年9月13日提交的61/573，845的優(yōu)先權(quán)，所述臨時申請以其全部內(nèi)容通過參考并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]提供了用于合成氣發(fā)酵的方法。更具體來說，所述方法包括繁殖可有效地用作主反應(yīng)器的接種物的培養(yǎng)物，以及在所述主反應(yīng)器中發(fā)酵合成氣。
【背景技術(shù)】
[0003]厭氧微生物可以通過氣態(tài)底物的發(fā)酵從一氧化碳(CO)生產(chǎn)乙醇。使用來自于梭狀芽胞桿菌屬(Clostridium)的厭氧微生物發(fā)酵，產(chǎn)生乙醇和其他有用產(chǎn)品。例如，美國專利號 5，173，429 描述了李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii) ATCC N0.49587，一種從合成氣體生產(chǎn)乙醇和乙酸鹽的厭氧微生物。美國專利號5，807，722描述了使用李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii )ATCC N0.55380將廢氣轉(zhuǎn)變成 有機酸和醇類的方法和裝置。美國專利號 6，136，577 描述了使用李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii ) ATCC N0.55988 和55989將廢氣轉(zhuǎn)變成乙醇的方法和裝置。
[0004]CO通常作為采取合成氣形式的氣態(tài)底物的一部分提供給發(fā)酵。將含碳材料氣化以產(chǎn)生包括一氧化碳和氫的發(fā)生氣或合成氣體或合成氣，在本領(lǐng)域中是公知的。這樣的氣化過程通常包括含碳材料的部分氧化或貧空氣氧化，其中向氣化過程供應(yīng)低于化學(xué)計算量的氧以促進一氧化碳的生產(chǎn)，如W02009/154788中所述。
[0005]使用產(chǎn)乙酸細(xì)菌的發(fā)酵過程可以包括一個或多個種子反應(yīng)器、一個或多個生長反應(yīng)器和至少一個主反應(yīng)器。通常將產(chǎn)乙酸細(xì)菌在種子反應(yīng)器中生長至一定細(xì)胞密度。然后使用種子反應(yīng)器接種生長發(fā)酵罐。生長發(fā)酵罐通常具有比種子反應(yīng)器更大的尺寸。然后將生長反應(yīng)器中的產(chǎn)乙酸細(xì)菌生長至所需細(xì)胞密度。然后可以使用生長反應(yīng)器接種另一個更大的生長反應(yīng)器，或者可用其接種主反應(yīng)器。主反應(yīng)器具有比生長反應(yīng)器更大的尺寸。有鑒于這一過程，從種子反應(yīng)器開始接種主反應(yīng)器需要時間。此外，如果生長反應(yīng)器故障，所述過程需要重新開始，需要甚至更多時間。
[0006]發(fā)明概述
[0007]提供了一種用于發(fā)酵合成氣的方法，所述方法有效地減少接種主反應(yīng)器所需的時間量。在這種情況下，減少了從種子反應(yīng)器接種到主反應(yīng)器接種的總時間。所述方法還在反應(yīng)器故障的情形中提供更快速的重新開始。
[0008]在一種情況下，提供了一種用于發(fā)酵合成氣的方法，所述方法包括繁殖可有效地用于接種主反應(yīng)器的產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物。所述繁殖包括:i)將產(chǎn)乙酸細(xì)菌的第一培養(yǎng)物接種到預(yù)反應(yīng)器中以提供最低活細(xì)胞密度，以及ii)在所述預(yù)反應(yīng)器中生長所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物，以提供預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度。繁殖可以通過下述方程進一步描述:(a)其中，如果(預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度乘以預(yù)反應(yīng)器體積)+ (主反應(yīng)器體積乘以(預(yù)反應(yīng)器體積+轉(zhuǎn)移的預(yù)反應(yīng)器體積))大于或等于最低活細(xì)胞密度，則將所述預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移到所述主反應(yīng)器，轉(zhuǎn)移量有效地在所述主反應(yīng)器中提供最低活細(xì)胞密度，或者(b)如果(預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度乘以預(yù)反應(yīng)器體積)+ (主反應(yīng)器體積乘以(預(yù)反應(yīng)器體積+轉(zhuǎn)移的預(yù)反應(yīng)器體積))小于最低活細(xì)胞密度，則將所述預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移到隨后的預(yù)反應(yīng)器，轉(zhuǎn)移量有效地在所述隨后的預(yù)反應(yīng)器中提供最低活細(xì)胞密度。將步驟ii重復(fù)，直至將預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移到所述主反應(yīng)器。然后在所述主反應(yīng)器中進行合成氣的發(fā)酵。
[0009]在一種情況下，提供了一種用于發(fā)酵合成氣的方法，所述方法包括繁殖可有效地用于接種主反應(yīng)器的產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物。所述繁殖包括:i)將產(chǎn)乙酸細(xì)菌的第一培養(yǎng)物接種到預(yù)反應(yīng)器中以提供最低活細(xì)胞密度，以及ii)在所述預(yù)反應(yīng)器中生長所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物，以提供預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度。繁殖可以通過下述方程進一步描述:(a)其中，如果(預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度乘以預(yù)反應(yīng)器體積)+ (主反應(yīng)器體積乘以(預(yù)反應(yīng)器體積+轉(zhuǎn)移的預(yù)反應(yīng)器體積))大于或等于最低活細(xì)胞密度，則將所述預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移到所述主反應(yīng)器，轉(zhuǎn)移量有效地在所述主反應(yīng)器中提供最低活細(xì)胞密度，或者(b)如果(預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度乘以預(yù)反應(yīng)器體積)+ (主反應(yīng)器體積乘以(預(yù)反應(yīng)器體積+轉(zhuǎn)移的預(yù)反應(yīng)器體積))小于最低活細(xì)胞密度，則調(diào)節(jié)所述主反應(yīng)器的體積并將所述預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移到所述主反應(yīng)器，轉(zhuǎn)移量有效地在所述主反應(yīng)器中提供最低活細(xì)胞密度，并且在維持最低活細(xì)胞密度的同時增加所述主反應(yīng)器的體積。然后在所述主反應(yīng)器中進行合成氣的發(fā)酵。
[0010]在另一種情況下，提供了一種用于啟動合成氣發(fā)酵的主發(fā)酵罐的方法。所述方法包括將產(chǎn)乙酸細(xì)菌的第一培養(yǎng)物接種到種子反應(yīng)器中，以在所述種子反應(yīng)器中提供至少約
0.2克/升的最低初始活細(xì)胞密度。使用合成氣生長所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物，以在所述種子反應(yīng)器中提供至少約5克/升的細(xì)胞密度。使用來自于所述種子反應(yīng)器的接種物接種第一生長反應(yīng)器，接種量有效 地在所述生長反應(yīng)器中提供至少約0.2克/升的細(xì)胞密度。使用合成氣生長所述培養(yǎng)物，以在所述第一生長反應(yīng)器中提供至少約5克/升的細(xì)胞密度。使用來自于所述第一生長反應(yīng)器的接種物接種第二生長反應(yīng)器，接種量有效地在所述生長反應(yīng)器中提供至少約0.2克/升的細(xì)胞密度。使用合成氣生長所述培養(yǎng)物，以在所述第二生長反應(yīng)器中提供至少約5克/升的細(xì)胞密度。使用來自于所述第二生長反應(yīng)器的接種物接種主發(fā)酵罐，接種量有效地在所述主反應(yīng)器中提供至少約0.2克/升的細(xì)胞密度。
[0011]附圖簡述
[0012]從下面的圖中，所述方法的幾種情況的上述和其他方面、特點和優(yōu)點將更加明顯。
[0013]圖1示出了發(fā)酵合成氣的方法。
[0014]在整個附圖的幾張視圖中，相應(yīng)的參考符號指示相應(yīng)的組件。專業(yè)技術(shù)人員將會認(rèn)識到，圖中的元件被簡單明了地圖示，并且不一定是按比例繪制的。例如，圖中某些元件的尺寸相對于其他元件可能被擴大，以幫助增強對本發(fā)明方法和裝置的各種不同方面的理解。此外，在商業(yè)上可行的情況下有用或必需的共同但公知的元件沒有被示出，以便于更少阻礙地示出這些各種不同方面。
[0015]詳細(xì)描述
[0016]下面的描述不應(yīng)以限制的意義看待，而僅僅是出于描述示例性實施方式的一般性原理的目的做出。本發(fā)明的范圍應(yīng)該參考權(quán)利要求書來確定。[0017]提供了一系列一個或多個預(yù)反應(yīng)器，其可有效地用于向主反應(yīng)器快速提供接種物。所述一個或多個預(yù)反應(yīng)器和主反應(yīng)器可操作連接以允許培養(yǎng)物的轉(zhuǎn)移。所述一個或多個預(yù)反應(yīng)器中的每個被接種成具有最低活細(xì)胞密度，然后生長以提供目標(biāo)細(xì)胞密度，用于隨后的接種。將任何預(yù)反應(yīng)器的約25%至約75%的體積轉(zhuǎn)移到隨后的反應(yīng)器。剩余的體積被維持，并且可以在任何隨后的反應(yīng)器故障時用于重新接種。
[0018]定義
[0019]除非另有定義，否則在整個本公開的說明書中使用的下列術(shù)語如下所定義，并且可以包括下面所確定的定義的單數(shù)或復(fù)數(shù)形式:
[0020]修飾任何量的術(shù)語“約”是指在真實世界條件中，例如在實驗室、中試廠或生產(chǎn)廠中所遇到的量的變差。例如，在混合物或數(shù)量中使用的成分或測量值的量，當(dāng)用“約”修飾時，包括在生產(chǎn)廠或?qū)嶒炇抑械膶嶒灄l件下，在測量中通常使用的變差和照管程度。例如，產(chǎn)物組分的量當(dāng)用“約”修飾時，包括在工廠或?qū)嶒炇业亩嗯鷮嶒炛胁煌沃g的變差，以及分析方法所固有的變差。不論是否用“約”修飾，量包括所述量的等同物。本文中陳述并用“約”修飾的任何數(shù)量，也可以作為沒有用“約”修飾的量使用在本公開中。
[0021]當(dāng)在本文中使用時，“含碳材料”是指富含碳的材料例如煤和石化產(chǎn)品。然而，在本說明書中，含碳材料包括無論采取固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)還是等離子態(tài)的任何碳材料。在可以被當(dāng)作含碳材料的大量物品中，本公開設(shè)想了:含碳材料，含碳液體產(chǎn)物，含碳工業(yè)液體回收利用物，含碳市政固體廢物(MSW或msw)，含碳城市廢物，含碳農(nóng)業(yè)材料，含碳林業(yè)材料，含碳木材廢物，含碳建筑材料，含碳植物材料，含碳工業(yè)廢物，含碳發(fā)酵廢物，含碳石化聯(lián)產(chǎn)物，含碳醇類生產(chǎn)聯(lián)產(chǎn)物，半無煙煤，輪胎，塑料，廢塑料，焦?fàn)t焦油，軟纖維(fibersoft)，木質(zhì)素，黑液，聚合物， 廢聚合物，聚對苯二甲酸乙二酯(PETA)，聚苯乙烯(PS)，污水污泥，動物廢物，作物殘留物，能源作物，林業(yè)加工殘留物，木材加工殘留物，家畜糞便，家禽糞便，食品加工殘留物，發(fā)酵過程廢物，乙醇聯(lián)產(chǎn)物，酒糟，廢微生物或其組合。
[0022]術(shù)語“軟纖維”(fibersoft或 Fibersoft 或 fibrosoft 或 fibrousoft)是指作為各種物質(zhì)的軟化和濃縮的結(jié)果而產(chǎn)生的一種類型的含碳材料；在一個實例中，含碳材料通過各種物質(zhì)的蒸氣壓熱處理來生產(chǎn)。在另一個實例中，軟纖維可以包括市政、工業(yè)、商業(yè)和醫(yī)療廢物的蒸氣壓熱處理產(chǎn)生的纖維狀糊狀材料。
[0023]術(shù)語“市政固體廢物”或“MSW”或“msw”是指可以包括家庭、商業(yè)、工業(yè)和/或殘余廢物的廢物。
[0024]術(shù)語“合成氣”或“合成氣體”是指用于稱呼含有不同量一氧化碳和氫的氣體混合物的合成氣體。生產(chǎn)方法的實例包括天然氣或烴類的水蒸氣重整以產(chǎn)生氫，煤的氣化以及在某些類型的廢物產(chǎn)能氣化設(shè)施中。該名稱來自于它們在產(chǎn)生合成天然氣(SNG)中作為中間體和用于生產(chǎn)氨或甲醇。合成氣的用途包括在通過Fischer-Tropsch合成生產(chǎn)用作燃料或潤滑劑的合成石油以及以前的Mobil甲醇制汽油過程中作為中間體。合成氣主要由氫、一氧化碳和一些二氧化碳構(gòu)成，并具有不到一半的天然氣的能量密度(即BTU含量)。合成氣是可燃燒的，并且通常被用作燃料源或作為中間體用于其他化學(xué)品的生產(chǎn)。
[0025]術(shù)語“發(fā)酵”、“發(fā)酵過程”或“發(fā)酵反應(yīng)”等打算涵蓋所述過程的生長階段和產(chǎn)物生物合成階段兩者。在一種情況下，發(fā)酵是指將CO轉(zhuǎn)變成醇類。
[0026]預(yù)反應(yīng)器設(shè)計[0027]根據(jù)所述方法，將產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物接種在預(yù)反應(yīng)器中以提供最低細(xì)胞密度。在這種情況下，預(yù)反應(yīng)器可以是一個或多個種子反應(yīng)器和一個或多個生長反應(yīng)器。種子反應(yīng)器的體積可以為約500升或更小，在另一種情況下約400升或更小，在另一種情況下約300升或更小，在另一種情況下約200升或更小，在另一種情況下約100升或更小，并且在另一種情況下約50升或更小。生長反應(yīng)器的體積可以為約250，000升或更小，在另一種情況下約150，000升或更小，在另一種情況下約100，000升或更小，在另一種情況下約50，000升或更小，在另一種情況下約10，000升或更小，并且在另一種情況下約1，000升或更小。當(dāng)在本文中使用時，“體積”是指未通氣的液體工作體積。
[0028] 種子反應(yīng)器可以用合成氣供應(yīng)，包括例如罐裝合成氣。在這種情況下，使用體積為500升或更小的種子反應(yīng)器允許用罐裝合成氣供應(yīng)種子反應(yīng)器。如果來自于氣化過程的合成氣供應(yīng)不可用時，罐裝合成氣的使用可能是重要的。有用的合成氣組成在本文中描述。在一種情況下，可以用從主反應(yīng)器回收利用的氣體供應(yīng)預(yù)反應(yīng)器。
[0029]將種子反應(yīng)器中的培養(yǎng)物生長至預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度，并使用種子反應(yīng)器的一定體積接種體積比種子反應(yīng)器更大的隨后的預(yù)反應(yīng)器。在這種情況下，第二預(yù)反應(yīng)器可以是一個或多個生長反應(yīng)器。在一種重要情況下，方法利用至少兩個生長反應(yīng)器，在另一種情況下至少三個生長反應(yīng)器，并且在另一種情況下至少四個生長反應(yīng)器。
[0030]在圖1中一般性示出了用于發(fā)酵合成氣的方法的一種情況。在這種情況下，方法包括種子反應(yīng)器100、第一生長反應(yīng)器200、第二生長反應(yīng)器300和主反應(yīng)器400。每個反應(yīng)器可以通過氣體供應(yīng)源500用合成氣供應(yīng)。營養(yǎng)物可以通過營養(yǎng)物供應(yīng)源600供應(yīng)到每個反應(yīng)器。每個反應(yīng)器可以包括攪拌機150和至少一個葉輪250。來自于每個反應(yīng)器的培養(yǎng)基可以被送往冷卻器/熱交換器550，并且冷卻的培養(yǎng)基可以被循環(huán)回到反應(yīng)器容器。來自于一個反應(yīng)器的培養(yǎng)基可以通過轉(zhuǎn)移管線700轉(zhuǎn)移到下一個反應(yīng)器。
[0031]來自于每個反應(yīng)器的培養(yǎng)基可以被送往循環(huán)過濾器350。濃縮的細(xì)胞425可以被返回到反應(yīng)器容器，并且透過液450可以被送去進行進一步處理。進一步處理可以包括所需產(chǎn)物例如乙醇、乙酸和丁醇的分離。
[0032]預(yù)反應(yīng)器運行
[0033]預(yù)反應(yīng)器運行允許主反應(yīng)器接種的快速啟動。在這種情況下，從第一預(yù)反應(yīng)器的接種到主反應(yīng)器的接種的時間為約20天或更短，在另一種情況下約15天或更短，并且在另一種情況下約10天或更短。如果有任何預(yù)反應(yīng)器故障，方法還允許更快地恢復(fù)。
[0034]根據(jù)所述方法，將產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物接種到預(yù)反應(yīng)器或種子反應(yīng)器中，以提供最低細(xì)胞密度。當(dāng)在本文中使用時，“最低細(xì)胞密度”是指至少約0.1克/升、在另一種情況下至少約0.2克/升、在另一種情況下至少約0.3克/升、在另一種情況下至少約0.4克/升、并且在另一種情況下至少約0.5克/升的活細(xì)胞密度。最低細(xì)胞密度不超過約1.2克/升。在另一種情況下，用于接種預(yù)反應(yīng)器或種子反應(yīng)器的第一培養(yǎng)物具有6.5或更低，在另一種情況下4.5或更低，并且在另一種情況下約4.0至約4.5的pH。用于接種預(yù)反應(yīng)器或種子反應(yīng)器的第一培養(yǎng)物具有約10克/升或更低，在另一種情況下約I至約10克/升，在另一種情況下約I至約5克/升，在另一種情況下約I至約3克/升，并且在另一種情況下約2克/升的乙酸濃度。
[0035]將產(chǎn)乙酸細(xì)菌在預(yù)反應(yīng)器中生長，直至達(dá)到目標(biāo)細(xì)胞密度。當(dāng)在本文中使用時，“預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度”是指至少約5克/升、在另一種情況下至少約10克/升、在另一種情況下至少約15克/升、并且在另一種情況下至少約20克/升的活細(xì)胞密度。預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度一般不超過約50克/升。在另一種情況下，預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度為約12至約15克/升，并且在另一種情況下約20至約24克/升。
[0036]在一種情況下，每個隨后的預(yù)反應(yīng)器具有比其前面的預(yù)反應(yīng)器更大的體積。根據(jù)這種方法，轉(zhuǎn)移到隨后的預(yù)反應(yīng)器或主反應(yīng)器的預(yù)反應(yīng)器體積的體積比為約0.02至約0.5，并且在另一種情況下約0.02至約0.2。在另一種情況下，使用預(yù)反應(yīng)器的約20至約75%的體積來接種隨后的預(yù)反應(yīng)器或主反應(yīng)器?？梢赞D(zhuǎn)移的其他反應(yīng)器體積包括約30至約70%、約40至約60%和約45至約55%。在這種情況下，維持一定體積允許在隨后的反應(yīng)器故障時更快地恢復(fù)。當(dāng)在本文中使用時，“反應(yīng)器故障”是指沒有氣體轉(zhuǎn)化發(fā)生并且在顯微鏡評估后細(xì)胞看起來死亡的狀況。在這種情況下，一旦發(fā)生反應(yīng)器故障，可以在24小時內(nèi)重新接種反應(yīng)器。
[0037]在預(yù)反應(yīng)器中達(dá)到目標(biāo)細(xì)胞密度后，方法中的后續(xù)步驟可以描述如下:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)酵合成氣的方法，所述方法包括繁殖有效地用于接種主反應(yīng)器的產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物，所述繁殖包括: i)將產(chǎn)乙酸細(xì)菌的第一培養(yǎng)物接種到預(yù)反應(yīng)器中以提供最低活細(xì)胞密度， i i )在所述預(yù)反應(yīng)器中生長所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物以提供預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度， (a)其中，如果(預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度乘以預(yù)反應(yīng)器體積)+(主反應(yīng)器體積乘以(預(yù)反應(yīng)器體積+轉(zhuǎn)移的預(yù)反應(yīng)器體積))大于或等于最低活細(xì)胞密度，則將所述預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移至所述主反應(yīng)器，其量有效地在所述主反應(yīng)器中提供最低活細(xì)胞密度，或者 (b)如果(預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度乘以預(yù)反應(yīng)器體積)+(主反應(yīng)器體積乘以(預(yù)反應(yīng)器體積+轉(zhuǎn)移的預(yù)反應(yīng)器體積))小于最低活細(xì)胞密度，則將所述預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移至隨后的預(yù)反應(yīng)器，轉(zhuǎn)移量有效地在隨后的預(yù)反應(yīng)器中提供最低活細(xì)胞密度，以及 iii)重復(fù)步驟ii，直至將預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移至所述主反應(yīng)器。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述最低活細(xì)胞密度為至少約0.2克/升。
3.權(quán)利要求1的 方法，其中所述預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度為至少約5克/升。
4.權(quán)利要求1的方法，其中使用預(yù)反應(yīng)器的約25%至約75%的體積來接種隨后的預(yù)反應(yīng)器或主反應(yīng)器。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述預(yù)反應(yīng)器體積轉(zhuǎn)移到隨后的預(yù)反應(yīng)器體積或主反應(yīng)器體積的體積比為約0.02至約0.5。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述合成氣具有至少約0.75的C0/C02摩爾比。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述第一培養(yǎng)物具有6.5或更低的pH以及10克/升或更低的乙酸濃度。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述合成氣具有約20至約100摩爾％的CO。
9.權(quán)利要求1的方法，其中用于繁殖產(chǎn)乙酸細(xì)菌的所述合成氣基本上是CO。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌選自凱伍產(chǎn)乙酸菌(Acetogeniumkivui )、潮濕厭氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、伍氏醋酸桿菌(Acetobacteriumwoodii)、Alkalibaculum bacchi CPll (ATCC BAA-1772)、Blautia producta、甲基營養(yǎng)丁酸桿菌(Butyribacterium methylotrophicum)、Caldanaerobacter subterraneous、Caldanaerobacter subterraneous pacificus、 Carboxydothermus hydrogenoformans、醋酸梭菌(Clostridium aceticum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum) P262 (德國 DSMZ 保藏號 DSM19630)、Clostridiumautoethanogenum (德國 DSMZ 保藏號 DSM19630)、Clostridium autoethanogenum (德國DSMZ 保藏號 DSM10061)、Clostridium autoethanogenum (德國 DSMZ 保藏號 DSM23693)、Clostridium autoethanogenum(德國 DSMZ 保藏號 DSM24138)、食氧化碳梭菌(Clostridiumcarboxidivorans) P7 (ATCC PTA-7827)、Clostridium coskatii (ATCC PTA-10522)、Clostridium drake1、李氏梭菌(Clostridium Ijungdahlii)PETC (ATCC49587)、李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii ) ERI2 (ATCC55380)、李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii )C-Ol (ATCC55988)、李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii )0-52 (ATCC55889),Clostridiummagnum、巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum)(德國 DSMZ 保藏號 DSM525)、Clostridiumragsdali Pll (ATCC BAA-622)、Clostridium scatologenes、嗜熱乙酸梭菌(Clostridiumthermoaceticum)、Clostridium ultunense、庫氏脫硫腸狀菌(Desulfotomaculumkuznetsovii)、粘液真桿菌(Eubacterium limosum)、Geobacter sulfurreducens、Methanosarcina acetivorans、巴氏甲燒八疊球菌(Methanosarcina barkeri )、熱醋穆爾氏菌(Morrella thermoacetica)、Morrella thermoautotrophica、Oxobacter pfennigi1、產(chǎn)生消化鏈球菌(Peptostreptococcus productus)、產(chǎn)生瘤胃球菌(Ruminococcusproductus)、Thermoanaerobacter kivui 及其混合物。
11.一種用于發(fā)酵合成氣的方法，所述方法包括繁殖有效地用于接種主發(fā)酵反應(yīng)器的產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物，所述繁殖包括: i )將產(chǎn)乙酸細(xì)菌的第一培養(yǎng)物接種到預(yù)反應(yīng)器中以提供最低活細(xì)胞密度， i i )在所述預(yù)反應(yīng)器中生長所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物以提供預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度， Ca)其中，如果(預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度乘以預(yù)反應(yīng)器體積)+ (主反應(yīng)器體積乘以2)大于或等于最低活細(xì)胞密度，則將所述預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移至所述主反應(yīng)器，轉(zhuǎn)移量有效地在所述主反應(yīng)器中提供最低活細(xì)胞密度，或者 (b)如果(預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度乘以預(yù)反應(yīng)器體積)+ (主反應(yīng)器體積乘以2)小于最低活細(xì)胞密度，則調(diào)整所述主反應(yīng)器體積并將所述預(yù)反應(yīng)器的一定體積轉(zhuǎn)移至所述主反應(yīng)器，轉(zhuǎn)移量有效地在所述主反應(yīng)器中提供最低活細(xì)胞密度，并且在維持最低活細(xì)胞密度的同時增加所述主反應(yīng)器的體積。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述最低活細(xì)胞密度為至少約0.2克/升。
13.權(quán)利要求11的方法，其中所述預(yù)反應(yīng)器目標(biāo)細(xì)胞密度為至少約5克/升。
14.權(quán)利要求11的方法，其中所述合成氣具有至少約0.75的C0/C02摩爾比。
15.權(quán)利要求11的方法，其中所述合成氣具有約20至約100摩爾％的CO。
16.權(quán)利要求11的方法，其中用于繁殖產(chǎn)乙酸細(xì)菌的所述合成氣基本上是CO。
17.權(quán)利要求11的方法，其中所述第一培養(yǎng)物具有6.5或更低的pH，以及10克/升或更低的乙酸濃度。
18.權(quán)利要求11的方法，其中所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌選自凱伍產(chǎn)乙酸菌(Acetogeniumkivui )、潮濕厭氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、伍氏醋酸桿菌(Acetobacteriumwoodii)、Alkalibaculum bacchi CPll (ATCC BAA-1772)、Blautia producta、甲基營養(yǎng)丁酸桿菌(Butyribacterium methylotrophicum)、Caldanaerobacter subterraneous、Caldanaerobacter subterraneous pacificus、 Carboxydothermus hydrogenoformans、醋酸梭菌(Clostridium aceticum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum) P262 (德國 DSMZ 保藏號 DSM19630)、Clostridiumautoethanogenum (德國 DSMZ 保藏號 DSM19630)、Clostridium autoethanogenum (德國DSMZ 保藏號 DSM10061)、Clostridium autoethanogenum (德國 DSMZ 保藏號 DSM23693)、Clostridium autoethanogenum(德國 DSMZ 保藏號 DSM24138)、食氧化碳梭菌(Clostridiumcarboxidivorans) P7 (ATCC PTA-7827)、Clostridium coskatii (ATCC PTA-10522)、Clostridium drake1、李氏梭菌(Clostridium Ijungdahlii)PETC (ATCC49587)、李氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) ERI2 (ATCC55380)、李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii)C-Ol (ATCC55988)、李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii )0-52 (ATCC55889),Clostridiummagnum、巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum)(德國 DSMZ 保藏號 DSM525)、Clostridiumragsdali Pll (ATCC BAA-622)、Clostridium scatologenes、嗜熱乙酸梭菌(Clostridiumthermoaceticum)、Clostridium ultunense、庫氏脫硫腸狀菌(Desulfotomaculumkuznetsovii)、粘液真桿菌(Eubacterium limosum)、Geobacter sulfurreducens、Methanosarcina acetivorans、巴氏甲燒八疊球菌(Methanosarcina barkeri )、熱醋穆爾氏菌(Morrella thermoacetica)、Morrella thermoautotrophica、Oxobacter pfennigi1、產(chǎn)生消化鏈球菌(Peptostreptococcus productus)、產(chǎn)生瘤胃球菌(Ruminococcusproductus)、Thermoanaerobacter kivui 及其混合物。
19.一種用于啟動合成氣發(fā)酵的主發(fā)酵罐的方法，所述方法包括: 將產(chǎn)乙酸細(xì)菌的第一培養(yǎng)物接種到種子反應(yīng)器中，以在所述種子反應(yīng)器中提供至少約0.2克/升的最低初始活細(xì)胞密度； 使用合成氣生長所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌培養(yǎng)物，以在所述種子反應(yīng)器中提供至少約5克/升的細(xì)胞密度； 使用來自于所述種子反應(yīng)器的接種物接種第一生長反應(yīng)器，接種量有效地在所述生長反應(yīng)器中提供至少約0.2克/升的細(xì)胞密度； 使用合成氣生長所述培養(yǎng)物，以在所述第一生長反應(yīng)器中提供至少約5克/升的細(xì)胞密度； 使用來自于 所述第一生長反應(yīng)器的接種物接種第二生長反應(yīng)器，接種量有效地在所述生長反應(yīng)器中提供至少約0.2克/升的細(xì)胞密度； 使用合成氣生長所述培養(yǎng)物，以在所述第二生長反應(yīng)器中提供至少約5克/升的細(xì)胞密度；以及 使用來自于所述第二生長反應(yīng)器的接種物接種主發(fā)酵罐，接種量有效地在所述主反應(yīng)器中提供至少約0.2克/升的細(xì)胞密度。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述第一培養(yǎng)物具有6.5或更低的pH，以及10克/升或更低的乙酸濃度。
21.權(quán)利要求19的方法，其中將所述種子反應(yīng)器的約25%至約75%的體積接種到所述第一生長反應(yīng)器中，將所述第一生長反應(yīng)器的約25%至約75%的體積接種到所述第二生長反應(yīng)器中，并且將所述第二生長反應(yīng)器的約25%至約75%的體積接種到所述主發(fā)酵罐中。
22.權(quán)利要求19的方法，其中反應(yīng)器體積與接受所述接種物的反應(yīng)器的體積之比為約0.02 至約 0.5。
23.權(quán)利要求19的方法，其中所述種子反應(yīng)器具有500升或更小的體積。
24.權(quán)利要求19的方法，其中所述合成氣具有至少約0.75的C0/C02摩爾比。
25.權(quán)利要求19的方法，其中所述合成氣具有約20至約100摩爾％的CO。
26.權(quán)利要求19的方法，其中用于繁殖產(chǎn)乙酸細(xì)菌的所述合成氣基本上是CO。
27.權(quán)利要求19的方法，其中所述產(chǎn)乙酸細(xì)菌選自凱伍產(chǎn)乙酸菌(Acetogeniumkivui )、潮濕厭氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、伍氏醋酸桿菌(Acetobacteriumwoodii)、Alkalibaculum bacchi CPll (ATCC BAA-1772)、Blautia producta、甲基營養(yǎng)丁酸桿菌(Butyribacterium methylotrophicum)、Caldanaerobacter subterraneous、Caldanaerobacter subterraneous pacificus、 Carboxydothermus hydrogenoformans、醋酸梭菌(Clostridium aceticum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum) P262 (德國 DSMZ 保藏號 DSM19630)、Clostridiumautoethanogenum (德國 DSMZ 保藏號 DSM19630)、Clostridium autoethanogenum (德國DSMZ 保藏號 DSM10061)、Clostridium autoethanogenum (德國 DSMZ 保藏號 DSM23693)、Clostridium autoethanogenum(德國 DSMZ 保藏號 DSM24138)、食氧化碳梭菌(Clostridiumcarboxidivorans) P7 (ATCC PTA-7827)^ Clostridium coskatii (ATCC PTA-10522)、Clostridium drake1、李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii )PETC (ATCC49587)、李氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) ERI2 (ATCC55380)、李氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)C-Ol (ATCC55988)、李氏梭菌(Clostridium I jungdahlii )0-52 (ATCC55889)、Clostridiummagnum、巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum)(德國 DSMZ 保藏號 DSM525)、Clostridiumragsdali Pll (ATCC BAA-622)、Clostridium scatologenes、嗜熱乙酸梭菌(Clostridiumthermoaceticum)、Clostridium ultunense、庫氏脫硫腸狀菌(Desulfotomaculumkuznetsovii)、粘液真桿菌(Eubacterium limosum)、Geobacter sulfurreducens、Methanosarcina acetivorans、巴氏甲焼八疊球菌(Methanosarcina barkeri)、熱醋穆爾氏菌(Morrella thermoacetica)、Morrella thermoautotrophica、Oxobacter pfennigi1、產(chǎn)生消化鏈球菌(Peptostreptococcus productus)、產(chǎn)生瘤胃球菌(Ruminococcusproductus)λ Thermoanaerobacter kivui 及其混合物。
【文檔編號】C12N1/20GK103975056SQ201280032681
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】彼得·辛普森·貝爾, 青-煥·辜 申請人:伊內(nèi)奧斯生物股份公司