分離發酵液成分的方法技術

本發明專利技術涉及從發酵液分離1,4-丁二醇(1,4-BDO)的方法，其包括：從包含細胞的固體部分分離富含1,4-BDO的液體部分，從所述的液體部分除去水，從所述的液體部分除去鹽，和純化1,4-BDO。生產1,4-BDO的方法包括將產生1,4-BDO的微生物在發酵罐中培養足夠時間以生產1,4-BDO。產生1,4-BDO的微生物包括具有1,4-BDO途徑的微生物，該1,4-BDO途徑具有一個或多個編碼1,4-BDO途徑酶的外源基因和/或一個或多個基因破壞。生產1,4-BDO的方法進一步包括分離1,4-BDO。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】分離發醒液成分的方法 本申請是申請日為2010年06月03日、申請號為201080034314. 3、名稱為"分離 發酵液成分的方法"的專利技術申請的分案。 本申請要求享有2009年6月4日提交的美國臨時申請第61/184, 292號的優先權， 其全部內容W引用方式并入本專利技術。[000引專利技術背景 本專利技術主要設及發酵液成分的分離W及，更具體地設及具有高于水的沸點的與水 可混溶化合物與其它發酵液成分的分離。從環境和減少成本的角度考慮，存在設計能夠分離且可選地再循環發酵成分的工 藝方案的動機，所述的發酵成分包括細胞團塊、殘余培養基和培養基鹽、殘余基質（例如薦 糖和/或葡萄糖）、W及水。人們也試圖為了循環細胞團塊W改善發酵的生產率作出努力。 在回收殘余培養基和培養基鹽W重新用于發酵的領域上就作比較少的努力。就此而言，大 多數努力都著重于減少初始培養基的成本而非下游回收。所得"低成本"培養基對于細胞 生長和產品生產而言通常并非最佳。通過開發有效回收培養基成分的方法，更優化的培養 基配方可在初始原料成本的較少限制下使用。大規模且有用純度的化合物分離是工藝化學中復雜的難題。僅在規模上的差異即 導致在實驗臺規模中開發的分離工藝變得不切實際或甚至在中試或商業規模中變得不可 行。從復雜混合物中分離化合物取決于很多因素，包括：化合物在室溫下是固體還是液體、 化合物的沸點、密度、極性、存不存在抑敏感官能團、相對于水在有機溶劑中的溶解度。運 些因素也適用于混合物中的所有其它成分，目標化合物將從中被分離。影響化合物（尤其 是有機化合物）的分離的另一性質是其如何在兩種不混溶相之間分配，例如在水與有機溶 劑之間。強極性化合物在水中的溶解度通常高于在萃取過程中使用的常用有機溶劑。一些 化合物由于具有兩親性特性而尤其難W通過萃取方法從水中分離。兩親分子是同時具有極 性部分和親脂性部分的化合物。運些化合物可因產生難W處理的乳液而使通過萃取來分離 變得復雜。另外，當一種化合物從發酵制備時，水量可明顯地高于目標化合物的量，從而需要 從復雜的混合物中分離次要成分。分離與水相比在更高溫度沸騰的化合物進一步增加了分 離的復雜性和成本，因為該化合物不能從發酵液直接蒸饋，例如乙醇發酵工藝中的情形。在 運點上，目標化合物與水的相互作用可導致兩種物質在不同于兩種純的成分的沸點下W共 沸物形式進行共蒸饋。共沸物的形成不易預測。試圖從水中分離目標化合物時可能會減少 目標化合物的回收率。當化合物具有極性官能團時，另一關注的問題是其如何與在水相中 存在的其它化合物（例如，包括任何鹽和金屬離子）相互作用。 存在于目標化合物中的官能團的性質可能使鹽的分離變復雜。例如，化合物的一 個或多個官能團可能與陽離子或陰離子相互作用或馨合。陽離子或陰離子的馨合作用是W 尺寸依賴性的方式發生，并且也取決于官能團在目標化合物上的位置。馨合作用及其它相 互作用可使得一些鹽即使在不存在水的情況下也可溶于液體化合物中，而其它鹽可在不存 在水的情況下不可溶，盡管存在具有能夠與鹽相互作用的官能團的化合物。運些作用對鹽 的溶解度是難W預測的。進一步增加化合物與鹽相互作用的復雜性是任何共溶劑的性質。 例如，在分離水可混溶性目標化合物期間，與水之間的氨鍵和其它相互作用可破壞鹽與目 標化合物的相互作用。因此，在一些情況下，在一定量水存在下，鹽能更易于與化合物分離。 然而，能夠平衡鹽過飽和從而使鹽通過結晶分離的水量（例如，在維持水破壞目標化合物 與任何鹽的馨合作用和其它相互作用的能力時）是難W預測的。 開發分離方法中的又一難題是生物合成副產物（例如有機酸、過量基質等等）的 潛在反應活性。在加熱條件下，過量基質可能會降解并導致產物具有不期望的顏色。此外， 一些副產物可與目標產物發生反應，令到分離產率顯著降低。運些副產物可包括那些在發 酵期間形成的副產物W及在其分離工藝本身的步驟中所形成的副產物，例如在蒸饋、水份 蒸發等等期間升溫時由于降解過程而形成的副產物。 因此，需要開發可從微生物發酵液分離沸點高于水的水可混溶性化合物的方法， 同時考慮循環其他發酵成分的環境和成本效益。本專利技術可滿足運需要也提供相關的優點。
技術實現思路
在某些方面，本專利技術所公開的實施方式設及從發酵液分離1，4-下二醇（1，4-BD0) 的方法，其包括：從包含細胞的固體部分分離富含1，4-BD0的液體部分，從所述的液體部分 去除水，從所述的液體部分去除鹽，和純化1，4-BD0。 在其它方面，本專利技術所公開的實施方式設及從發酵液分離1，4-BD0的方法，其包 括：通過圓盤堆疊式離屯、去除一部分固體W取得液體部分，通過超濾從液體部分去除另一 部分固體，通過蒸發結晶從液體部分去除一部分鹽，通過離子交換從液體部分去除另一部 分鹽，和蒸饋1，4-BD0。 在其它方面，本專利技術所公開的實施方式設及從發酵液分離1，4-BD0的方法，其包 括：通過圓盤堆疊式離屯、除去一部分固體W取得液體部分，通過超濾從液體部分去除另一 部分固體，通過納濾從液體部分去除一部分鹽，通過離子交換從液體部分去除另一部分鹽， 蒸發一部分水，和蒸饋1，4-BD0。 在其它方面，本專利技術所公開的實施方式設及生產1，4-BD0的方法，其包括將產生 1，4-BD0的微生物在發酵罐中培養足夠時間W生產1，4-BD0。產生1，4-BD0的微生物包括具 有1，4-BD0途徑的微生物，該1，4-BD0途徑具有一個或多個編碼1，4-BD0途徑酶的外源基 因和/或一個或多個基因破壞。所述的方法進一步包括根據所述的分離方法分離1，4-BD0。【附圖說明】 圖1顯示從發酵液中純化1，4-BD0的方法的步驟的方框圖。 圖2顯示圓盤堆疊式離屯、機的剖視圖。 圖3顯示沉降式離屯、機的剖視圖。 圖4顯示強制循環結晶器的示意圖。 圖5顯示在有效體積中具有水平熱交換器和擋板的強制循環結晶器的示意圖。 圖6顯示導流管和擋板結晶器的示意圖。 圖7顯示誘導循環結晶器的示意圖。 圖8顯示密閉型奧斯陸結晶器的示意圖。 圖9顯示開放型奧斯陸結晶器的示意圖。 圖10顯示降膜蒸發器的部分剖視圖。圖11顯示強制循環蒸發器的部分剖視圖。 圖12顯示板式蒸發器的部分剖視圖。 圖13顯示循環蒸發器的示意圖。 圖14顯示流化床蒸發器的示意圖。 圖15顯示用于生產和分離1，4-BD0的完整流程的示意圖。 圖16顯示用于生產和分離1，4-BD0的另一種完整流程的示意圖。專利技術詳述 經發酵生產商用化學品是替代使用不可再生礦物燃料為原料的傳統生產的有效 方式。由于能夠使用可再生原料（例如循環的生物質等等），與基于礦物燃料的生產相比該 方法可顯示出更具經濟和環境的合理性。從發酵產生的產物可用于許多應用中。在具體實 施方式中，本專利技術提供生產1，4-BD0的方法。1,4-下二醇度DO)是一種聚合物中間體和工 業溶劑。在下游，下二醇可進一步轉化；例如，通過氧化轉化成丫 -下內醋，其可進一步轉化 成化咯燒酬和N-甲基-化咯燒酬，或者其可W經氨解而轉化成四氨巧喃。運些化合物具有 廣泛的用途如作為聚合物中間體、溶劑、和添加劑。 本專利技術部分地設及從發酵液分離沸點高于水的水可混溶性化合物，同時可選地可 循環發酵液的其它成分的方法。該方法分離出可包括微生本文檔來自技高網...

【技術保護點】
從發酵液分離1,4?丁二醇(1,4?BDO)的方法，其包括從包含細胞的固體部分分離富含1,4?BDO的液體部分，其中所述分離液體部分的步驟包括微濾；從所述的液體部分去除水，其中所述除去水是通過以包含單效或多效和機械蒸氣再壓縮機的蒸發器系統蒸發來完成；從所述的液體部分去除鹽，其中通過納濾和離子交換去除鹽；和純化1,4?BDO。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：沃倫·克拉克，邁克爾·查普斯，M·J·伯克，
申請(專利權)人：基因組股份公司，
類型：發明
國別省市：美國;US