发酵法制备丙醇、丁醇的工艺及菌种
生物丁醇的生产原理
生物丁醇的生产原理生物丁醇是一种重要的有机化合物，可以用作溶剂、燃料或是其他化工原料。
生物丁醇的生产原理主要是通过生物发酵的方式来实现，其生产过程相对环保且成本较低，因此受到了广泛关注。
生物丁醇生产的第一步是选择合适的微生物菌种。
常见的微生物菌种有产酒母菌（Saccharomyces cerevisiae）、乳酸菌（Lactobacillus）和产酸菌（Acetobacter）。
这些菌种都具有较强的发酵能力，可以将底物转化为目标产物。
根据生物丁醇的生产方法，产酒母菌是最常用的微生物菌种，因为它可以在大气条件下进行生物丁醇的发酵。
生物丁醇的生产过程中，底物的选择至关重要。
通常情况下，生物丁醇的底物可以选择玉米、甘蔗渣、木质纤维素、废弃食品等含有大量碳水化合物的原料。
这些底物都可以通过预处理和水解等方法获得含有简单糖类物质的底物，然后在微生物的作用下将这些简单糖类物质转化成生物丁醇。
在底物的选择上，另外一个需要考虑的因素还包括价格、可获得性、耐久性以及生产成本等。
在生物丁醇的生产过程中，微生物发酵扮演着至关重要的角色。
首先，将选择好的底物进行预处理和水解处理，使得底物中的复杂碳水化合物转化成为简单糖类物质。
然后，在适宜的条件下，如适当的温度、PH值、微生物菌种的添加量和通气量等因素下，将简单糖类物质添加入发酵罐中。
此时，选择好的微生物菌种将会开始分解这些简单糖类物质，将其转化为生物丁醇。
微生物发酵的生产过程是一个复杂的生物化学反应过程，它包括底物的降解、微生物的生长、代谢产物的生成等多个阶段。
在生物丁醇的生产路径中，生产中间体醇（acetone）和丙酮（propanol）也是一些微生物的产物，它们也可以进一步转化为生物丁醇。
通过控制微生物发酵的条件，可以促进或限制这些中间产物的生成，从而最终获得高纯度的生物丁醇产品。
生物丁醇的生产还需要考虑到废水处理等环保问题。
在微生物发酵的过程中，会产生一定量的废水和废气。
微生物发酵生产丁醇
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秸秆发酵生产丁醇的方法
2015210574 陈思思
丁醇优势
丁醇与乙醇相比具有以下优势： ①能量含量高，与乙醇相比可多 走30%的路程；②丁醇的挥发性 是乙醇的1/6倍，汽油的1/13.5， 与汽油混合对水的宽容度大，对 潮湿和低水蒸气压力有更好的适 应能力；③丁醇可在现有燃料供 应和分销系统中使用，而乙醇则 需要通过铁路、船舶或货车运输； ④与其他生物燃料相比，腐蚀性 较小，比乙醇、汽油安全；⑤与 现有的生物燃料相比，生物丁醇 与汽油的混合比更高，无需对车 辆进行改造，而且混合燃料的经 济性更高；⑥与乙醇相比，能提 高车辆的燃油效率和行驶里程； ⑦发酵法生产的生物燃料丁醇会 减少温室气体的排放。与乙醇一 样，燃烧时不产生SOx或NOx， 这些对环境有利；
第九章 糖蜜发酵制丙酮丁醇
国内以糖蜜为原料发酵的菌种，最适合温 度为37℃。 一般认为，丙酮丁醇菌在 pH4.2～6.8 均 能发酵。总的来说，发酵前期的 PH 略高于后期。 当PH低于4或高于8时，繁殖将会停止。 丙酮丁醇梭菌对于有机态氮（如花生麸、 玉米、豆类等）及无机态氮（如硫酸铵、氨水 等）均能利用。花生麸不仅能提供氮的营养， 还可供给促进繁殖的生长素。但在含氮量过高 时，丙酮丁醇菌只产生酸发酵而不生成丙酮。 丙酮丁醇梭菌极易遭到噬菌体侵害污染。
二、蒸馏设备流程 发酵成熟的丙酮丁醇醪的蒸馏流 程如图1-9-2所示。（120页）
流程说明： （1）成熟醪先预热至75℃以上，流入醪塔 第 25 层进行蒸馏（用直接蒸汽），蒸出气 体经冷凝得粗溶剂混合液，废液从塔底排出。 （ 2 ）粗溶剂流入粗丁醇塔第 43 层进行蒸 馏（间接蒸汽），丁醇和水混合液向进料层 下段浓缩。经塔内分离器而集聚于塔底第 5 ～ 9层，并以气相进入精丁醇塔第 21 ～28 层，再从精了醇塔第7～12层抽出气相成品， 经冷却即为了醇产品。
2．主发酵期 又称减酸期。这是丙酮丁醇菌代谢最旺盛 的时期。在此时期，菌体利用酶的作用将前发 酵期所产生的醋酸、丁酸变为丙酮、丁醇等溶 剂，酸度逐渐减少至原有的一半左右。主发酵 期大约在发酵开始后的第20～45h。 3．后发酵期 又称酸度复升期或平衡期。在此时期，酸 度将降到最低点，之后又稍有回升，维持一定 的平衡至主发酵结束。丙酮丁醇菌在此阶段逐 渐衰老，活力减弱，开始自溶或部分生成孢子。 后发酵期约从发酵开始后的第45h至发酵结束。
二、丙酮丁醇的发酵机理 糖蜜发酵制丙酮丁醇，主要是利用丙 酮丁醇梭菌在厌气条件下所分泌的酶，经 过生物化学变化，使糖发酵生成丙酮、丁 醇和乙醇主产物以及二氧化碳、氢气和其 他副产物，然后再用蒸馏的方法分别把主 产物提取收回。各主产物产品的比例约为： 丙酮﹕丁醇﹕乙醇 = 3﹕6﹕1。
丙酮、丁醇发酵高产菌的选育的开题报告
丙酮、丁醇发酵高产菌的选育的开题报告
一、研究背景
丙酮、丁醇是一种重要的化工原料，广泛应用于生活和工业领域。
过去丙酮、丁醇主要通过化学合成法生产，但这种方法存在环境问题和
安全隐患。
随着生物技术的发展，发酵生产丙酮、丁醇成为一种新的研
究方向。
发酵生产丙酮、丁醇的优点是可以利用廉价的生物质作为原料，且技术相对成熟，已经广泛应用于工业生产中。
因此，研究丙酮、丁醇
发酵高产菌对于实现生物合成丙酮、丁醇产业化生产具有重要意义。
二、研究目的
本研究旨在通过筛选发酵高产菌，建立高效的丙酮、丁醇发酵生产
工艺，为丙酮、丁醇产业化生产提供技术支撑。
三、研究内容和方法
1. 筛选发酵高产菌：从有机废弃物中筛选丙酮、丁醇发酵高产菌，
尝试利用进化法、基因工程等方法提高其产量。
2. 确定优化发酵条件：包括发酵基质、pH、温度、氧气供应等因素。
3. 确定工艺流程：根据产量和成本等因素，确定合理的丙酮、丁醇
生产工艺流程。
4. 对发酵产物进行分析：利用气相色谱-质谱等分析方法对丙酮、丁醇进行分析，确定产物质量和纯度。
四、预期成果
1. 筛选出具有较高产量的丙酮、丁醇发酵高产菌。
2. 确定优化的发酵条件和工艺流程。
3. 实现丙酮、丁醇生物发酵生产的可行性。
五、研究意义
本研究将为推动生物质能源产业的发展提供论据，同时实现丙酮、丁醇生物发酵生产工艺的开发和完善，对于生物合成丙酮、丁醇的研究具有重要意义。
丙酮-丁醇的微生物发酵生产
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald120丙酮-丁醇发酵历史悠久，早在1912年，人们开始利用梭状芽孢杆菌发酵，即以粮食作物为原料生产丙酮和丁醇[1]。
该产业一度成为世界上第二大发酵产业，用于生产火药、合成橡胶等重要的化学品。
直到20世纪中叶，廉价的石油被大量开采和利用，以石油为原料来合成化工产品的方法快速兴起，导致丙酮-丁醇发酵方法的利用越来越少，其发酵工艺的改进也严重迟滞。
进入21世纪后，由于人类长时间的开采，石化资源已接近耗竭；另外，由于工艺水平和处理技术的限制，大量含有石油类的废渣、废水排放引起了严重的环境污染。
为了贯彻经济与生态环境协调发展的方针政策，寻找绿色能源已经成为迫在眉睫之事。
此时，丙酮-丁醇发酵途径再次引起人们的极大关注，微生物发酵制丙酮-丁醇较原来丙酮-丁醇发酵的优点是发酵周期短、产物转化率高、代谢副产物少。
因此即使目前微生物发酵产丙酮-丁醇成本高，尚不具有很大的竞争市场，但是通过原料和技术的改进后可以降低生产成本、增加产量，丁醇将成为最具实用价值的廉价、清洁的新型液态生物燃料。
该文章对近年来改善丙酮-丁醇发酵的相关方法和措施进行综述，以期对相关领域的研究人员有所帮助。
1 生产丙酮-丁醇的可替代性原料目前，工业生产丙酮和丁醇主要以农作物为原料，存在着成本高，产量相对较低的问题。
为了解决这种问题，需要寻找可替代原料。
近年来发现的可替代原料主要有木质纤维素类、合成气、废弃蛋白质类。
目前认为，木质纤维素类生物质是世界上最丰富、最廉价的可再生能源，木质纤维素类包括森林残留物和农业残留物，都可用ac etone -but a nol-e t h a nol （A BE）梭状芽孢杆菌发酵生产丙酮和丁醇，但是对于不同的木质纤维素类原料，丙酮-丁醇的生产效率也不尽相同。
S w a n a等[2]用4种原料：柳枝稷、杨树、玉米秸秆、小麦秸秆生产丁醇时发现，玉米秸秆是生产丁醇产量最高的原料，其在生产丙酮和丁醇过程中最大利用率可达75%。
丙酮丁醇高产菌株选育及发酵工艺研究的开题报告
丙酮丁醇高产菌株选育及发酵工艺研究的开题报告一、研究背景及意义丙酮丁醇是一种重要的有机溶剂，广泛应用于化工、医药、农药和粘合剂等领域。
目前，市场上的丙酮丁醇来源主要是石化法合成或从生物体内提取，其中后者具有较好的环保性和可持续性，因此成为了众多企业和学者所关注的重点之一。
目前，发酵法是提取丙酮丁醇的主要方法之一。
然而，由于菌株品种、发酵条件等原因，丙酮丁醇的产量较低，限制了其在工业领域的应用和推广。
因此，研究如何选育高产丙酮丁醇的菌株并优化发酵工艺，对于实现丙酮丁醇的工业化生产具有重要的意义。
二、研究目标本研究旨在通过菌株筛选和发酵工艺优化，实现丙酮丁醇的高效且稳定的生产。
具体目标如下：1. 优选出高丙酮丁醇产量的菌株；2. 在不同营养条件下进行发酵，筛选出最佳发酵条件；3. 结合反应动力学和代谢调控等方法，优化丙酮丁醇产量。
三、研究内容和方法1. 菌株筛选。
通过菌落形态和生长速度等指标，对多株菌株进行初步筛选，并进一步通过发酵产物含量和酵母菌的形态学特征等因素进行综合评估，选出产量最高、生长较快的菌株。
2. 发酵条件优化。
设计不同组合的培养基营养成分，改变温度、初始pH值、气体气相、培养时间等发酵条件，筛选出最佳的发酵条件。
3. 反应动力学和代谢调控。
通过建立反应动力学模型，控制发酵过程的速度和质量，同时通过代谢调控机制优化发酵过程中酶的活性和基因表达等方式，提高丙酮丁醇的产量。
四、预期成果和意义本研究预计可以优选出高丙酮丁醇产量的菌株，并对发酵条件作出优化调整，通过反应动力学和代谢调控手段进一步促进丙酮丁醇的生产。
研究结果可以为实现丙酮丁醇工业化生产提供重要的理论和技术支持，具有重要的学术和实践价值。
丁醇生产工艺及制备方法
丁醇生产工艺及制备方法
嘿，你知道丁醇是咋生产出来的不？其实啊，丁醇的生产工艺有好几种呢！比如发酵法，就是利用微生物把糖类等物质转化为丁醇。
先选好合适的菌种，放进发酵罐里，加上原料，就像给小士兵们准备好战场和粮草。
然后控制好温度、酸碱度等条件，让这些小战士们努力干活。
这过程可得小心，温度不能太高也不能太低，不然小战士们就没劲儿啦！那要是出问题了可咋办？别慌，只要时刻盯着各种参数，及时调整，一般就没啥大问题。
安全性方面呢，发酵过程相对比较温和，不像有些化学反应那么吓人。
只要设备靠谱，操作规范，就不用太担心会有大爆炸啥的。
稳定性也还不错，只要条件控制得好，就能稳定地产出丁醇。
丁醇都能用在哪儿呢？汽车燃料里可以有它呀！就像给汽车加了把劲儿，让车跑得更欢。
还有在化工领域，那也是大显身手呢！它的优势可不少，和其他燃料比起来，丁醇更环保，燃烧起来更干净。
而且它的能量密度也不低，能给咱提供足够的动力。
这不是两全其美嘛！
咱再来看看实际案例。
有个化工厂用发酵法生产丁醇，效果那叫一个棒！产量稳定，质量也高。
这就好比种下一颗种子，收获了满满的果实。
大家都乐开了花。
丁醇的生产工艺和制备方法真的很厉害呢！它能在很多领域发挥重要
作用，给我们的生活带来便利。
咱可得好好利用它，让它为我们的美好生活添砖加瓦。
丙醇的生成
丙醇的生成丙醇（也被称为异丙醇）是一种有机化合物，化学式为C3H8O。
它是丙酮的还原产物，常见于工业和实验室中。
丙醇在许多行业中都有广泛应用，例如溶剂、清洁剂和香精。
丙醇可以通过不同的方法生成，包括石油化工工艺、生物发酵和实验室合成等。
一、石油化工工艺石油化工工艺是丙醇大规模生产的主要方法之一。
丙醇通常是由石油和天然气的裂解产物制备的。
1.丙烯氧化法丙烯是石油和天然气的重要组成部分，丙烯氧化是丙醇生产的常用方法之一。
该过程包括先将丙烯与氧气反应生成丙醛，然后再通过加氢将丙醛还原为丙醇。
反应方程式：丙烯+氧气→丙醛丙醛+氢气→丙醇2.丙烯水合法丙烯水合是另一种常用的丙醇生产方法。
该过程涉及丙烯与水反应生成丙醇。
反应方程式：丙烯+水→丙醛丙醛+氢气→丙醇二、生物发酵法生物发酵法是一种环保、可持续发展的丙醇生产方法。
该方法利用微生物将包含碳源的物质发酵生成丙醇。
1.由糖发酵以淀粉、蔗糖、玉米糖等含有大量碳源的物质为原料，经由微生物发酵反应，最终形成丙醇。
反应方程式：C6H12O6 → 2 C3H8O2.由氨基酸发酵通过对氨基酸进行发酵，也可以获得丙醇。
氨基酸和有机酸在微生物的作用下，产生醇类物质。
三、实验室合成法在实验室中，可以通过多种方法合成丙醇。
1.丙酮还原法丙酮可以通过氢气还原成丙醇。
使用铝镍为催化剂，提供适当的温度和压力条件，反应进行。
反应方程式：C3H6O + H2 → C3H8O2.乙烯氧化法乙烯（乙烯醇）可以通过氧气氧化生成丙醛，然后通过氢气加氢还原成丙醇。
反应方程式：C2H4 + O2 → C2H4OC2H4O + H2 → C3H8O以上是丙醇的主要生成方法，它们各有优劣，并在不同的使用环境下有不同的应用。
无论是石油化工工艺、生物发酵，还是实验室合成，丙醇的生产方法都在不断发展和改进中，以求提高产量和效率，同时降低成本和环境影响。
发酵法制备生物丁醇的研究进展
发酵法制备生物丁醇的研究进展唐家发;陈俊杰;庄文豪;王丽倩;李淑君;王慧【摘要】工业上生产丁醇的制备方法可以分为三种：生物发酵法、羰基合成法、醇醛缩合法，其中后两种都属于化学合成法。
利用不可再生的石油资源，存在很大的局限性，而通过生物发酵法生产丁醇的原材料十分广泛。
本文综述了发酵法产生物丁醇在国内外的历史发展过程、产生丁醇的菌种及其机制、发酵法和生物丁醇的优点，并对发酵法和丁醇生产中存在的问题及其解决方法进行了探讨，最后对其发展前景进行了展望。
%The preparation method of the industrial production of butanol can be divided into biological fermentation, carbonyl synthesis and aldol condensation method.The carbonyl synthesis and aldol condensation method belong to chemical synthesis e of non-renewable resources of oil is a big limitation, and raw materials of biological fermentation production of butanol are very extensive.The development process of butanol production by fermentation at home and abroad, butanol production and its mechanism of strain, fermentation and biobutanol, the advantages of and problems existing in the fermentation and butanol production and their solutions were discussed, its development foreground was prospected finally.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】3页(P15-17)【关键词】生物丁醇;发酵法;机制;优点【作者】唐家发;陈俊杰;庄文豪;王丽倩;李淑君;王慧【作者单位】东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨 150040【正文语种】中文【中图分类】TQ214目前，中国是一个能源生产和消费大国，仅次于美国，位居世界第二。
糖蜜发酵生产丙酮丁醇菌种筛选及其发酵条件的选择
糖蜜发酵生产丙酮丁醇菌种筛选及其发酵条件的选择
马光庭;韦珂
【期刊名称】《广西轻工业》
【年(卷),期】1999(000)001
【摘要】从糖厂污泥中分离出４株厌氧梭状芽孢杆菌，共分别编号为ＣＬＳ．０
０１，００２，００３，００４。
经初筛其ＣＬＳ．００４具有较高的丙酮丁醇发酵力。
以它为菌种，用糖蜜作原料进行发酵条件正交试验，选出其发酵的最佳条件：在糖蜜浓度１０－１５Ｂｘ；３５－３８℃，ｐＨ６．８－７．２５条件下，总溶剂生成率和糖的利用率分别可达到３０％和８５％以上。
【总页数】4页(P24-26,30)
【作者】马光庭;韦珂
【作者单位】广西大学农学院;广西大学农学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ929
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微生物产丁醇代谢
微生物的产丁醇代谢摘要：丁醇作为一种传统工业原料，自二战前就开始被广泛应用，是印染、医药、香料等的重要原料。
传统上用石油产品作为生产原料，如今，丁醇被赋予了新的用途，即汽车等燃料的替代品。
为了节约成本，加强环保，各个实验室开展了生物法制丁醇的研究。
本文介绍了微生物产丁醇的一些菌种，以及产丁醇代谢的过程，最后介绍了现在的应用状况以及前景。
关键词：丁醇厌氧发酵汽油梭菌简介丙酮丁醇是一种重要的有机溶剂和化工原料，广逆用于喷漆、炸药、塑料、制药、植物油提取及有机玻璃、合成橡胶等工业[2,3,4,11~17]。
目前生产方法有化学合成和发酵法两种[13]：发酵法产丁醇曾经是世界上仅次于酒精发酵的第二大发酵产业[2,9]，而现在常用的是石油产品进行化学合成。
石油资源紧缺而导致的石油价格持续上涨已成为不可逆转的趋势[12]，而丁醇作为一种替代的清洁性能源，其生物学制法越来越受到关注。
国内生产生物丁醇(ABE发酵)主要是以玉米为原料，利用丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)发酵[7]，而国外一般使用拜氏梭菌，用蜜糖为发酵原料[8]。
梭菌属严格厌氧，能形成芽孢、厌氧生长的革兰氏阳性杆菌。
因芽孢常比菌体大，致使菌体呈梭状而得名，又称厌氧芽孢杆菌属。
现在已知的梭菌都是产生正丁醇的，近期，美国杜邦公司和加州大学发现一种使用藻类产生异丁醇的工艺，现在处于保密阶段。
本文中如无特指，丁醇均是指正丁醇。
1. 发酵原理丙酮丁醇发酵包括2个不同的时期：产酸期和产溶剂期。
产酸阶段，细胞处于指数生长期，主要产生乙酸、丁酸、H2和CO2，有机酸的产生引起了发酵液pH 的下降；随着有机酸积累到一定阶段（pH 达到4 .3~4.5），发酵进入产溶剂期，此时细胞处于稳定期，产生的乙酸和丁酸在这一阶段转变为ABE，随着发酵的进行，丙酮丁醇梭菌开始衰老，活力下降，加上底物的消耗，溶剂的毒害作用，使菌体开始自溶或生成孢子，发酵逐渐由微弱最终达到静止结束[11]。
丙酮丁醇梭菌发酵产丁醇实验设计1-文档资料
pH 4 5 6
邻氨基苯甲酸浓度g/L 0.0005 0.001 0.0015
发酵温度℃ 32 34 36
4
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
37
42 42 42 42 47 47 47 47 52 52
7
4 5 6 7 4 5 6 7 4 5
（一）实验材料与方法
1. 试验材料：玉米秸秆、纤维素酶、及其他试剂和器材 2. 试验方法： （1） 玉米秸秆的预处理。碱浸泡法: 3%的NaOH,固液比 为1∶10,室温浸泡24 h,过滤,滤渣洗净后于60 ℃烘干水分至恒 重。氨水浸泡: 10%的氨水,固液比为1∶10,室温浸泡24h,过滤,滤 渣洗净后于60 ℃烘干水分至恒重。以不作处理玉米秸秆作为对 照。 （2） 酶水解反应条件。称取1 g秸秆于250 ml锥形瓶,加入纤维 素酶溶液(0. 05 mol/L, pH值4. 8的柠檬酸- 柠檬酸钠缓冲溶液) , 将三角瓶置于恒温水浴振荡摇床上进行酶解反应,温度50 ℃,转速 100 r/min,反应时间36 h。反应结束,离心取上清液进行还原糖的 分析。
二、丙酮丁醇梭菌发酵产丁醇培养基及发酵条件优化 （一）实验设计： 1.培养基及培养方法 (1)培养基
A 种子培养基: 5%玉米醪，pH自然; B 原始发酵培养基: 葡萄糖 50 g／L KH2PO4 0.5／L 醋酸胺 3 g/ L MgSO· 7H2O 0.2g/L K2HPO4 0.5 g/ L 邻氨基苯甲酸 0.01 g/ L pH 自然 C 单因素实验发酵培养基(g/ L ):以原始培养基为基础组分，分别 改变初始糖浓度、初始pH值、碳氮比、发酵温度、转速、邻 氨基苯甲酸浓度;
糖浓度:40 、 60 、 80 、 100 、 120 g/L pH值: 4 、 5 、 6 、 7 、 8 碳氮比: 37、42、47、52、57 邻氨基苯甲酸浓度:0.0005、0.001、 0.0015、0.002、 0.0025和 0.003g/L 发酵温度:32 、 34 、 36 、 38 、 40℃ 转速: 150、160、170、180、200r/min D 正交设计实验发酵培养基(g/ L ): 培养基选取葡萄糖为碳源，醋酸按为无机氮源，并添加适 量邻氨基苯甲酸。由于培养基的碳氮比C/N、初始pH、发酵温 度以及生长因子对微生物的丙酮、丁醇合成影响很大，故对发 酵培养基的C/N ，初始pH，邻氨基苯甲酸浓度，发酵温度进行 均匀设计实验，以达到优化发酵培养基和发酵条件的目的。 按照实验设计按下表配制;
发酵工艺 案例4 丁醇的发酵
发酵丁醇的新发现
异丁醇 异丁醇在我国是少有的几类稀缺产
品之一，其用途十分广泛。异丁醇是合成 增塑剂、防老剂、人工麝香、果子精油和 药物的重要原料，也是生产涂料、清漆的 重要配料，随着下游市场的不断拓展，市 场用途日益广泛。
目前，我国丁醇主要用于生产增塑剂邻苯
二甲酸二异丁酯，占总消费量的50%～60%，其
他则用于生产异丁酯，并可以替代正丁醇用于
家具、汽车喷漆以及塑料涂膜等领域。其性能
丁醇发酵经历二个阶段：
产酸和产醇阶段。在产酸阶段，细胞处于指 数生长期，产生大量的乙酸和丁酸，导致pH下 降。当pH<5，丁酸浓度大于2g/l,，激发梭菌从 产酸过程转入产醇过程。此时，细胞处于稳定 期，将乙酸和丁酸转化为丁醇和乙醇。
发酵时采用两段法发酵工艺通过投加丁酸和葡 萄糖为碳源，在适当的条件下，可发酵丁酸产 生丁醇。这样不仅减少了其它副产物的产生如 乙醇、丙酮等，又提高了底物的利用率，也为 丁醇回收的后续处理提供方便。
发酵液中产物的分离提取方法
沉淀法：有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、盐 析法、聚电解质沉淀法、非离子型聚合物沉淀 法等。
吸附法：物理吸附，化学吸附。 膜分离法：膜分离技术主要可以分为反渗透法
（RO）、超滤法（UF）、微滤法（MF）、渗透 汽化法（PV）、纳米滤法（NF）、渗析（DL） 和电渗析法（ED）等。 萃取法：溶剂萃取，双水相萃取
发酵丁醇的分离
发丁醇的分离
由上面实验得出结论 在丁醇发酵萃取工艺中可选择油醇和C-20萜烯醇，
其综合性能最强。
且重复性能高，发酵产量较传统工艺高出两倍。
丙酮-丁醇发酵耦合技术的比较
吸附法成本较高、操作复杂、选择性差且易受 发酵液污染，能耗较高,选择性较差。而渗透 汽化选择性能好、易操作、能耗低，但其可选 择的膜种类较少，通量低，相比于气提和液液 萃取易受发酵液颗粒的污染和堵塞。
发酵法生产正丁醇
正丙醇微生物法生产工艺流程
正丙醇微生物法生产工艺流程
答案：
正丙醇的微生物法生产工艺流程主要涉及利用微生物将可再生资源转化为正丙醇的过程。
这一过程不仅有助于减少对化石能源的依赖，还具有环保和可持续性的优势。
以下是正丙醇微生物法生产工艺流程的概述：
原料选择：与传统石化工艺使用石油或天然气等非可再生资源不同，微生物法工艺利用可再生资源，如废弃物、农作物秸秆等作为原料。
这些原料不仅减少了对化石能源的依赖，还有助于减少废弃物的排放和环境污染。
发酵过程：在发酵过程中，选用的微生物菌株或酵母菌通过代谢产生正丙醇。
这些微生物通常具有较高的产醇能力，并且能够利用复杂的废弃物或生物质作为碳源。
通过合理调控发酵条件，如温度、pH 值和营养物质浓度等，可以进一步提高正丙醇的产量和纯度。
分离和纯化：将发酵产物通过蒸馏塔进行分离纯化，得到含正丙醇较高的馏分。
然后再通过结晶或其他方法进一步提高纯度。
收集产品：收集纯度较高的正丙醇，并进行包装储存。
相比传统的石化工艺，微生物法生产工艺具有许多优势，包括环保、可持续性以及减少对化石能源的依赖等。
这种工艺不仅有助于实现绿色化学的目标，还为正丙醇的生产提供了一种更加环保和经济的选择。
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发酵法制备丙醇、丁醇的工艺及菌种摘要：当今世界对石油、天然气和煤炭等不可再生能源的需求在日益增加。
石油危机引起了世界各国对未来能源短缺问题的普遍关注。
为了缓解石油危机，人们将目光逐渐转向了生物丁醇。
丙酮丁醇发酵主要产生丙酮、丁醇、乙醇、乙酸和丁酸等有机溶剂，其主要产物—丁醇，是重要的精细化工原料，也是新型的可再生能源，有着十分广泛的用途。
生物丁醇具有高能量、可混合性、低挥发性、污染少等优点，可以取代乙醇作为一种可再生的燃料添加剂，使生物丁醇展示了良好的发展前景。
针对丙酮丁醇发酵工艺中存在的问题，人们提出生产菌种的改良和发酵工艺的改进等高产策略。
关键词：丙酮丁醇发酵、菌种、生物丁醇、生产工艺一、引言当今世界对石油、天然气和煤炭等不可再生能源的需求在日益增加。
70年代的石油危机起了世界各国对未来能源短缺问题的普遍关注。
按照现在的开采速度，目前世界已探明的石油贮量至多可供使用40-50年。
而在中国，如果按照目前的开采速度则已探明的石油贮量至多可用30年[1]。
为了缓解石油危机，人们将目光逐渐转向了生物丁醇。
目前全世界范围内的丁醇绝大部分都通过石油工业合成，伴随着石油能源的枯竭，丁醇作为良好的有机溶剂和新一代的液体能源越来越受到发达国家的重视[2]。
杜邦和BP都是研发生物丁醇的积极倡导者[3]。
丁醇在自然界中由微生物发酵产生，能够融入自然界的整体代谢循环。
丁醇既是重要的化工原料又是良好的有机溶剂，同时也是有效的汽油增烷剂和增氧剂，丁醇作为燃料具有其它燃料无可比拟的优点。
首先，丁醇燃油的一个很明显的优势就是：丁醇的能量密度要比乙醇高30％，生物丁醇较低的饱和蒸汽压，并允许汽油混合物含水，这有助于它在现有汽油供应和分配渠道中利用。
甚至无需对车辆进行改造，就可以使用几乎100％浓度的丁醇。
它有可能以更大的比例调入汽油而无需改造汽车，它比汽油/乙醇调和物具有更好的燃料经济。
丁醇与其他生物燃料相比，腐蚀性较小，混合燃料中可混入20％的丁醇。
丁醇还是一种高能量生物燃料，与传统燃料相比，每加仑（1Gallon=4.5L）可支持汽车多走10％的路程，与乙醇相比可多走30％的路程。
它还可提高乙醇汽油的性能，减少乙醇对汽油蒸汽压的影响，这是影响乙醇在现有汽油分配渠道中广泛使用的一个问题。
同样的条件下，要想使用高浓度的乙醇最为燃料，车辆需要进行必不可少的改造。
杜邦首席执行官Charles Holliday表示：“给发动机使用丁醇，能得到更理想的性能，同时也更节省能源。
”。
其次，生物丁醇的生产原料——淀粉、纤维素等价格低廉。
并且燃烧产物仅为二氧化碳和水，而二氧化碳能进入自然界的碳循环。
因此，燃料丁醇的使用将从根本上解决温室效应问题。
再次，生物丁醇作为一种可再生的清洁能源是石油等化石能源的首选替代品。
目前生物燃料占世界运输燃料的比例不到2％，但可能在未来运输燃料构成中占很大的比例，可能在主要市场中占20％～30％。
生产生物丁醇的基础原料谷物(玉米、小麦等)、甘蔗等的大规模农业生产技术已完全成熟。
生产生物丁醇的工业发酵技术已发展到独立的发酵、蒸馏和脱水技术。
在这个意义上讲，生物丁醇己具备作为独立的能源产业的社会基础和技术基础。
这一点经过近一个世纪的认识历史和技术发展史，已经使世界各国政府均有先后不同程度的认同。
从2003年起，杜邦和BP就开始合作研制新型燃料，BP公司和杜邦公司正在和英国制糖公司合作，使英国第一套乙醇发酵设施改造生产生物丁醇。
二、概述1.1 丙酮丁醇性质及用途丙酮、丁醇、乙醇(ABE)统称为丙丁总溶剂，是医药、农药、涂料塑料一、橡胶、油漆、国防以及轻工业的重要原料，也是重要的化工溶剂[4]。
此外，ABE 还广泛应用于制醋酸丁醋和树脂;制醋配、双丙酮醇、氯仿、磺仿、环氧树脂、甲基丙烯酸甲脂;制染料、洗涤剂脱水剂、清洁剂等[5]。
因此，丙酮丁醇的研究对于现代工业的发展有着重大的促进作用。
丙酮(acetone)，又名二甲基甲酮，为最简单的饱和酮，无色透明液体，有特殊的辛辣气味。
分子量55.08，密度(25℃)0.785g/cm3，熔点-94℃，沸点56.45℃。
易溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿和毗咙等有机溶剂，易燃、易挥发，化学性质较活泼。
丙酮既是重要的溶剂又是重要的有机化工原料，主要用于生产醋酸纤维素胶片薄膜塑料和涂料的溶剂。
丙酮与氢氰酸反应所得的丙酮氰醇(ACH)是制备甲基丙烯酸甲酷(MMA)的原料。
丙酮也是制备环氧树脂、聚碳酸酷中间体双酚A的原料。
在医药、农药方面丙酮除作为维生素C的原料外，还可用作各种微生物与激素的萃取剂，石油炼制的脱蜡溶剂以及用作制造其它合成材料的原料等，用途十分广泛。
丁醇(butanol)，分子式：CH3CH2CH2CH2OH，无色透明液体，有酒味。
分子量74.14，密度(20℃)0.8109g/cm3，熔点-89.0℃，沸点117.7℃。
20℃时在水中的溶解度为7.7%，与乙醇、乙醚及其它多种有机溶剂相混溶，蒸汽与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限3.7%一10.2%(体积分数)。
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酷、脂肪二元酸和磷酸丁酷、丙烯酸丁酷及醋酸丁酷等;可经过氧化生产丁醛或丁酸;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;还可用作有机染料和印刷油墨的溶剂、脱蜡剂。
丁醇不仅是重要的精细化工原料，也是新型的可再生能源，丁醇具有高能量、可混合性、低挥发性、污染少等优点，可以取代乙醇作为一种可再生的燃料添加剂。
其中丁醇还可以作为效率很高的燃料，同等量的丁醇燃烧所释放的能量是乙醇的两倍[6]。
因此，在国际国内能源日趋紧张的今天,发展可再生能源—丁醇展示出巨大的潜力。
1.2 丙酮丁醇的生产方法1.2.1 丙酮的生产方法丙酮的工业生产方法主要有异丙苯法、异丙醇法、发酵法、乙炔水合法和丙烯直接氧化法。
丙酮最早由醋酸钙经干馏制得。
1913年英国斯特兰奇一格拉哈姆公司开发了谷物发酵生产丙酮、丁醇和乙醇的方法。
1920年，丙烯水合法制异丙醇正式工业生产，接着异丙醇脱氢制丙酮工艺开发又获成功。
在以后相当长时间内，发酵法和异丙醇脱氢法都是广为采用的方法。
1953年后，美国赫格里斯公司和英国蒸馏公司合作开发成功的异丙苯法制苯酚和丙酮投入工业生产。
由于经济上的优越性，此法发展迅速，从60年代起成为生产丙酮的最主要方法。
此外，个别工厂曾采用丙烯液相氧化法、异丙醇氧化法，但经济上均难与异丙苯法竞争。
2006年的世界丙酮总生产能力达到600多万吨，其中90%以上为异丙苯法生产。
但是异丙苯法生产丙酮要消耗重要的石油资源，因此异丙苯法生产丙酮的潜力不大，前景并不十分乐观。
1.2.1.1 异丙苯法丙烯与苯在磷酸或三氯化铝的催化下烷基化生成异丙苯，异丙苯在碱稳定剂存在下加温(80一130℃)、加压(<0.7MPa)氧化成过氧化氢异丙苯，后者再在酸性条件下分解成苯酚和丙酮。
此法所得丙酮是重要工业产品苯酚的联产物，生产每吨苯酚约联产0.6t丙酮，成本低，具有重要的经济意义。
1.2.1.2 异丙醇脱氢法异丙醇催化脱氢生成丙酮的反应:CH3CHOHCH3→CH3COCH3+ H2此反应是吸热反应，脱氢所用催化剂有铜、银、铂、把等金属以及过渡金属的硫化物，负载于惰性载体上，反应在管式反应器中进行，温度400一600℃。
在使用氧化锌一氧化错、铜一铬氧化物或铜一二氧化硅催化剂时，脱氢温度降低为300一500℃。
也有的采用二段反应，以提高收率。
以异丙醇计丙酮收率为90%，此法开发较早，目前在丙酮生产中尚占有一定的地位。
1.2.1.3发酵法以谷物或糖蜜为原料，工艺过程包括培菌、蒸煮、发酵和产物蒸馏分离。
菌种为丙酮丁醇梭菌。
发酵产物为丙酮、正丁醇和乙醇，其比例为3:6:1，以干玉米计算，丙酮和正丁醇的收率为26.5%。
现在此法主要目的大多是生产正丁醇，丙酮作为副产物。
1.2.1.4丙烯直接氧化法自乙烯液相氧化制乙醛的瓦克法工艺开发成功后，此项技术又进一步发展应，用于丙烯制丙酮。
它是采用氯化把一氯化铜一盐酸催化剂，110—120℃和约1MPa下，在液相中用空气(氧气)将丙烯直接氧化成丙酮，反应如下:2CH3CH=CH2+ O2→2CH3COCH3此法原料易得，但腐蚀严重，工业上未得到推广应用。
1.2.2丁醇的生产方法正丁醇的工业制法主要有乙醛醇醛缩合法、发酵法和丙烯拨基合成法三种。
此外，由乙烯制高级脂肪醇时，也副产正丁醇，即齐格勒法。
丁醇最早由法国人C.A.孚兹于1852年从发酵过程制酒精所得的杂醇油中发现。
1913年，英国斯特兰奇一格拉哈姆公司首先以玉米为原料经发酵过程生产丙酮，正丁醇则作为主要副产物。
以后，由于正丁醇需求量增加，发酵法工厂改以生产正丁醇为主，丙酮、乙醇作为副产物。
第二次世界大战期间，德国鲁尔化学公司用丙烯拨基合成法生产正丁醇。
50年代石油化工兴起，合成法制正丁醇发展迅速，尤以丙烯拨基合成法最快。
1.2.2.1乙醛缩合法乙醛缩合法是乙醛在碱性条件下进行缩合和脱水生成丁烯醛(巴豆醛)，丁烯醛加氢制得丁醇，然后经选择加氢得到丁醛，丁醛经醇醛缩合、加氢制得2一乙基己醇(辛醇)。
由于生产成本高，此方法已基本被淘汰。
1.2.2.2发酵法发酵法是粮食或其它淀粉质农副产品，经水解得到发酵液，然后在丙酮丁醇梭菌作用下，经发酵制得丙酮、丁醇和乙醇的混合物，通常的比例为3:6:1，再经精馏得到相应产品。
由于80年代起石油化工业的迅猛发展，当时的发酵法己无法与以丙烯为原料的拨基合成法竞争，因此很少采用该方法生产丁醇产品。
但是，近年来由于石油价格的飞速上涨，加之石油资源的日益紧缺，发酵法生产丙酮、丁醇的技术重新显示出其优势，特别是发酵法生产丙酮丁醇是以再生资源替代不可再生的石油基原料制造，符合国家能源安全的长远战略考虑。
因此，从长远看，发酵法的生存取决于其原料与丙烯的相对价格以及生物工程的发展程度。
1.2.2.3羰基合成法羰基合成法是当今最主要的丁醇生产技术。
丙烯拨基合成生产丁醇工艺过程:丙烯氢甲酞化反应，粗醛精制得到正丁醛和异丁醛，正丁醛和异丁醛加氢得到产品正丁醇和异丁醇;正丁醛经缩合、加氢得到产品辛醇。
丙烯拨基合成法又分为高压法、中压法和低压法。
高压的碳基合成技术由于选择性较差、副产品(丙烷和高沸物)多，已被以锗为催化剂的低压拨基合成技术所取代。
低压拨基合成技术是在20世纪70年代中期出现的，是丁辛醇生产技术的一大突破。
1976年DavyMe一Kee、UCC、Johnson Matthey3家公司联合开发的低压锗法拨基合成丁醛工业装置在波多黎各投产成功。
自低压锗法问世以来，该法在丁辛醇工业领域独领风骚，先后转让给9个国家，共建设了25套装置，占拨基合成技术总能力的55%。