[发明专利]一种高温菌和中温菌共同发酵合成气产乙醇的方法

说明书

本发明公开了一种高温菌和常温菌共同发酵合成气产乙醇的方法，包括以下步骤：（1）：将汽化炉生成的合成气体冷却至50℃~80℃，然后将高温菌和高温菌发酵培养基放在合成气体环境中，培养高温菌在发酵培养基中生长至发酵产物的产量稳定不变的状态；（2）：待合成气体温度降到37℃时，加入中温菌和第一阶段中温菌发酵培养基，对中温菌进行第一阶段的培养，使中温菌在第一阶段中温菌发酵培养基中生长至发酵产物的产量稳定不变的状态；（3）：将步骤（2）中生长至稳定状态的中温菌进行第二阶段的培养，控制培养过程第二阶段中温菌发酵培养基的氮浓度低于第一阶段，并移去有机碳源，同时控制培养过程中的pH值为4.0~4.5。

技术领域

本发明属于生物能源领域，特别涉及一种高温菌和中温菌共同发酵合成气产乙醇的方法。

背景技术

合成气是木质纤维素等生物质部分氧化和高温分解所产生的混合气体，它的主要成分为CO、H₂和CO₂，还含有少量的CH₄和一些硫、氮的化合物。合成气是一类丰富而廉价的生物加工原料，可通过厌氧发酵转为各种有用的燃料和化学品，比如乙醇、乙酸、丁醇和丁酸等。如果采用合成气发酵技术，先将全部生物质（包括木质素以及难降解部分）气化转化为合成气，再将合成气发酵为乙醇，就能避开木质纤维素酸、酶水解的技术障碍，克服传统生物转化过程中木质素不能被充分利用的缺陷。在生物质、废弃物和一些不能用于直接发酵的原料转化上，合成气发酵将发挥重要作用。除气化合成气外，一些富含CO的工业废气（如转炉气、电石炉气、黄磷炉气等）也可以被合成气发酵微生物利用及转化。

以合成气为原料生产燃料乙醇，一直由于高昂的原料成本，而为人们所忽视。合成气发酵将在那些难以直接发酵的生物质、废弃物和残渣的处理中发挥重要的作用。由于这些物质气化产生的合成气温度很高，嗜热微生物更适于此生产技术。在生产过程中合成气需要通过一个热量回收系统冷却后，才能进入生物反应器。如果合成气先经过嗜热微生物发酵后，再经过常温微生物发酵，将有效提高能源利用率。目前，尽管合成气生产乙醇还不是目前乙醇生产的主要形式，但作为一项储备技术，是有必要对其进行研究的。

合成气发酵产乙醇技术的研究在国内刚刚起步，由于CO、CO₂和H₂在液体中的溶解度很低，导致微生物对气体的吸收量少，存在乙醇产率较低等问题。目前国内外研究者采用了不同的调控手段来提高乙醇的产量，主要集中在对于发酵条件的调控，包括培养基的优化、pH的控制、气体传质效率的调控和气体组分及各组分气体分压的控制等。目前为止，国内主要研究C. autoethanogenum菌株利用合成气发酵乙醇发酵条件的优化。主要对其发酵培养基进行了改良，优化后得到培养基最优氮源为酵母膏，最优碳源为木糖。申请号为CN104822836A、CN104822836A和CN104812904A的中国专利，提出了合成气发酵方法的操作方法、合成气发酵中减少CO₂排放和提高醇生产率的方法。申请号为CN105087441A的中国专利，提出的一种复合菌群及其在合成气发酵产醇中的应用；申请号为CN106399387A的中国专利提出了一种混合菌发酵合成气产乙醇的氮缺陷调控方法，但是都没有涉及到高温菌和常温菌共同发酵合成气产乙醇的研究。

有鉴于上述的不足，本设计人，积极加以研究创新，以期创造一种新型的合成气发酵模式，使其更具有产业上的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型的合成气发酵模式，汽化炉生成的合成气经过适当冷却，先经过高温菌的发酵，再经过中温菌的发酵，生产乙醇等有机溶剂。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种高温菌和中温菌共同发酵合成气产乙醇的方法，包括以下步骤：（1）：将汽化炉生成的合成气体冷却至50℃~80℃，然后将高温菌和高温菌发酵培养基放在合成气体环境中，培养高温菌在发酵培养基中生长至发酵产物的产量稳定不变的状态；