根樹脂柱組成，吸附流速為12~ 21BV/h;解吸段由3~10根樹脂柱組成，解吸流速為1. 4~2.OBV/h;再生段由2~8根樹 脂柱組成，再生流速為1. 2~1. 8BV/h。
[0045] 實施例1 :ABE發酵液的獲得。
[0046]由丙酮丁醇梭菌ClostridiumacetobutylicumB3(CGMCCN0. 5234,記載于中國 專利CN103320335A中）發酵所得，其培養基組成：碳源和氮源：60g/LGlucose，2. 2g/L CH3C00NH4，1.0g/L玉米漿；金屬離子：0.01g/LNacl，0.2g/LMgS04,0.01g/LMnS04,0.01g/ LFeS04;緩沖體系：0.5g/LKH2P04,0.5g/LK2HP04;維生素：對氨基苯甲酸lmg/L，硫胺lmg/ L，生物素0.01mg/L;碳源、氮源和緩沖體系于121°C滅菌15min后靜置冷卻至37°C，金屬離 子與維生素用0. 22ym的濾膜過濾除菌。接入菌種的培養基均通入N22~7min，維持無氧 環境，37°C厭氧培養50h。
[0047] 將所得的發酵液先進行粗過濾，用截留量分子量為5000~10000Dalt〇n的超濾膜 進行超濾，以除去菌體、蛋白質和多糖等雜質，清液備用。所得清液中丙酮6g/L，乙醇2g/L， 丁醇 12g/L。
[0048] 實施例2:連續色譜分離ABE發酵液。
[0049] 采用由10根樹脂柱構成的連續分離系統（圖1)，吸附段為5根，解吸段為3根，再 生段為2根。每根樹脂柱裝填90g樹脂（KA-I)，樹脂柱直徑3. 0cm，高度24cm。預處理后的 ABE發酵液上柱，上柱濃度：丁醇12g/L，乙醇2g/L，丙酮6g/L，吸附流量14BV/h，吸附容量 為0. 14g/g濕樹脂；在開始解吸前，將樹脂床層空隙體積中的料液以1. 0BV/h的流量排空， 將排出的料液循環至原料液中重新進入吸附段吸附。樹脂柱排空后進入解吸段前，用收集 的產品液以1. 〇BV/h流量浸潤樹脂，再開始解吸。解吸段解吸劑為純乙醇，流量1. 8BV/h，解 吸完全（用HPLC檢測確定解吸段第一根柱解吸完全）；在進入再生前，存留于樹脂床層空 隙體積中的解吸劑以1. 〇BV/h流量排空，將排出的液體繼續用作解吸劑。樹脂柱排空后進 入再生段前，用純水以1. 〇BV/h流量浸潤樹脂，再進行下一步再生。向位于再生段的樹脂柱 中泵入純水進行再生，流量1. 5BV/h。收集的解吸流出液用HPLC檢測ABE三組分濃度，得到 純度為93. 42%的產品丁醇301. 74g/L，收率為99. 23%。
[0050] 實施例3:連續色譜分離ABE發酵液。
[0051] 采用由12根樹脂柱構成的連續分離系統（圖2)，吸附段為6根，解吸段為3根，再 生段為3根。每根樹脂柱裝填80g樹脂（KA-I)，樹脂柱直徑3. 0cm，高度22cm。預處理后的ABE發酵液上柱，上柱濃度：丁醇12g/L，乙醇2g/L，丙酮6g/L，吸附流量16BV/h，吸附容量 為0. 14g/g濕樹脂；在開始解吸前，將樹脂床層空隙體積中的料液以1. 2BV/h的流量排空， 將排出的料液循環至原料液中重新進入吸附段吸附。樹脂柱排空后進入解吸段前，用收集 的產品液以1. 2BV/h流量浸潤樹脂，再開始解吸。解吸段解吸劑為純乙醇，流量1. 8BV/h，解 吸完全（用HPLC檢測確定解吸段第一根柱解吸完全）；在進入再生前，存留于樹脂床層空 隙體積中的解吸劑以1.2BV/h流量排空，將排出的液體繼續用作解吸劑。樹脂柱排空后進 入再生段前，用純水以1. 2BV/h流量浸潤樹脂，再進行下一步再生。向位于再生段的樹脂柱 中泵入純水進行再生，流量1. 4BV/h。收集的解吸流出液用HPLC檢測ABE三組分濃度，得到 純度為93. 53 %的產品丁醇296. 03g/L，收率為99. 37%。
[0052] 實施例4:連續色譜分離ABE發酵液。
[0053] 采用由20根樹脂柱構成的連續分離系統（圖3)，吸附段為10根，解吸段為6根， 再生段為4根。每根樹脂柱裝填120g樹脂（KA-I)，樹脂柱直徑4. 0cm，高度18cm。預處理 后的ABE發酵液上柱，上柱濃度：丁醇12g/L，乙醇2g/L，丙酮6g/L，吸附流量20BV/h，吸附 容量為〇. 14g/g濕樹脂；在開始解吸前，將樹脂床層空隙體積中的料液以1. 5BV/h的流量排 空，將排出的料液循環至原料液中重新進入吸附段吸附。樹脂柱排空后進入解吸段前，用收 集的產品液以1. 5BV/h流量浸潤樹脂，再開始解吸。解吸段解吸劑為純乙醇，流量1. 8BV/h， 解吸完全（用HPLC檢測確定解吸段第一根柱解吸完全）；在進入再生前，存留于樹脂床層 空隙體積中的解吸劑以1.5BV/h流量排空，將排出的液體繼續用作解吸劑。樹脂柱排空后 進入再生段前，用純水以1. 5BV/h流量浸潤樹脂，再進行下一步再生。向位于再生段的樹脂 柱中泵入純水進行再生，流量1. 6BV/h。收集的解吸流出液用HPLC檢測ABE三組分濃度，得 到純度為93. 27%的產品丁醇307. 26g/L，收率為99. 19%。
[0054] 對比例1:單柱固定床實驗與本發明的連續分離系統對比。
[0055] 與實施例2對比，進行單柱固定床吸附，解吸和再生實驗，樹脂（KA-I)填充量90g， 柱直徑3cm，高度24cm。預處理后的ABE發酵液上柱，上柱濃度：丁醇12g/L，乙醇2g/L，丙 酮6g/L，吸附流量為1. 5BV/h，吸附容量為0. 14g/g濕樹脂；解吸段為純丁醇，解吸流量為 2. 5BV/h，解吸完全（用HPLC檢測確定無丁醇流出）；泵入純水至樹脂柱中進行再生。收集 的產品液中丁醇平均濃度僅為77. 36g/L，較發酵液提濃倍數為6. 45倍。
[0056] 通過實施例2~4與對比例1可以看出，本發明的分離工藝簡便易行，產品純度與 濃度均高于對比例，且采用連續分離的方式運行成本低廉，處理量大。
[0057] 對比例2 :解吸前樹脂柱不排空與排空對比。
[0058] 與實施例1相比，該連續分離系統在吸附完全后直接進行解吸（不排空液體），解 吸完全再直接進行再生（不排空液體），吸附段為5根，解吸段為3根，再生段為2根。每根 樹脂柱裝填90g樹脂（KA-I)，樹脂柱直徑3. 0cm，高度24cm。預處理后的ABE發酵液上柱， 上柱濃度：丁醇12g/L，乙醇2g/L，丙酮6g/L，吸附流量14BV/h，吸附容量為0. 14g/g濕樹 脂；解吸段解吸劑為純乙醇，流量1. 8BV/h，解吸完全（用HPLC檢測確定解吸段第一根柱解 吸完全）；向位于再生段的樹脂柱中泵入純水進行再生，流量1.5BV/h。收集的解吸流出液 用HPLC檢測ABE三組分濃度，得到純度為93. 37%的產品丁醇113. 58g/L，收率為99. 31 %。 [0059]通過實施例2與對比例2可以看出，本發明的排空優勢在于可明顯提高產品液中 的丁醇濃度，為后續的精餾工藝有效降低能耗，且排空液還可回流至吸附段進行循環利用。
【主權項】
1. 一種利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，所述的丁醇發酵液為ABE發酵液， 其特征在于，將丁醇發酵液經過過濾和超濾處理后，得到的清液泵入裝有疏水性大孔聚合 物吸附劑的連續分離裝置中進行吸附，再用乙醇或丙酮作為解吸劑進行解吸，即可得產品 丁醇，以純水作為再生劑進行吸附劑再生。2. 根據權利要求1所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于，所 述的超濾，使用截留分子量為5000~1000 ODalton的超濾膜。3. 根據權利要求1所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于，超 濾后得到的清液中，丁醇的含量為8~12g/L。4. 根據權利要求1所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于，所 述的疏水性大孔聚合物吸附劑為：弱極性樹脂，以聚苯乙烯二乙基苯為骨架，功能基團為酯 基。5. 根據權利要求1或4所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于， 所述的疏水性大孔聚合物吸附劑的內表面積為850~900m 2/g，平均粒徑為0. 6~0. 8mm，孔 徑為14. 5~15. 5nm，孔容為0. 22~0. 66cm3/g，空隙率為65 %，濕密度為1. 02~I. 08g/ L，含水量為40~70wt%。6. 根據權利要求1或4所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于， 所述的解吸劑乙醇或丙酮來源于ABE發酵液中自產的乙醇或丙酮，不引入其他化學組分。7. 根據權利要求1所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于，所 述的連續分離裝置，由10~30根裝填有吸附劑的樹脂柱串聯方式組成，通過組合式閥門將 整個系統分為吸附、解吸和再生三個工段，按順序切換，將吸附丁醇飽和后的樹脂柱移出吸 附段送入解吸段進行解吸，解吸段末根樹脂柱出口處收集產品液，解吸丁醇完成后移出解 吸段送入再生段進行再生，再生清洗完成后移出再生段送入吸附段再進行吸附，如此循環 的操作過程，且每個工段的第1根樹脂柱的狀態切換同步進行，并保證至少有一根樹脂柱 處于吸附階段。8. 根據權利要求7所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于，吸 附段由4~12根樹脂柱組成，吸附流速為12~21BV/h ;解吸段由3~10根樹脂柱組成， 解吸流速為1. 4~2. OBV/h ;再生段由2~8根樹脂柱組成，再生流速為1. 2~I. 8BV/h，各 工段切換時間為20~50min。9. 根據權利要求7所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于，樹 脂柱由吸附段轉至解吸段前，并不進入洗雜段，而是將存在于樹脂床層空隙體積中的料液 直接以I. 0~I. 5BV/h的流量排空，同時排出的料液循環至原料液中重新進入吸附段吸附； 樹脂柱排空后進入解吸段前，用收集的產品液以I. 0~I. 5BV/h流量浸潤樹脂，再開始解 吸。10. 根據權利要求7所述的利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，其特征在于， 解吸丁醇完成后的樹脂柱進入再生段前，存留于樹脂床層空隙體積中的解吸劑以1.0~ I. 5BV/h流量排空，將排出的液體繼續用作解吸劑；樹脂柱排空后進入再生段前，用純水以 I. 0~I. 5BV/h流量浸潤樹脂，再進行下一步再生。
【專利摘要】本發明公開了一種利用連續色譜技術分離丁醇發酵液的工藝，所述的丁醇發酵液為ABE發酵液，其特征在于，將丁醇發酵液經過過濾和超濾處理后，得到的清液泵入裝有疏水性大孔聚合物吸附劑的連續分離裝置中進行吸附，再用乙醇作為解吸劑進行解吸，即可得產品丁醇，以純水作為再生劑進行吸附劑再生。本發明利用丙酮、乙醇、丁醇三組分間的吸附、洗脫競爭作用，通過連續裝置實現丁醇分離純化的目的，產品液上層中的丁醇可高達29～32wt％以上，純度91％以上，平均收率99％，提取液體積減少，提取液中的溶劑是丁醇發酵液中自產的乙醇或丙酮，提取過程中不添加其他任何組分，為進一步通過傳統精餾法回收各組分節省了大量的能耗。
【IPC分類】C07C31/12, C07C29/76
【公開號】CN104974013
【申請號】CN201510282266
【發明人】應漢杰, 吳菁嵐, 柯旭, 周精衛, 莊偉 , 陳勇
【申請人】南京工業大學
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年5月28日