发酵液中1,3-丙二醇分离技术研究进展

1,3-丙二醇是一种具有广泛用途的化工中间体,主要用于合成新型聚酯PTT。从发酵液中分离回收产物是生物法生产1,3-丙二醇的技术关键和难点之一,本文对1,3-丙二醇的分离方法及技术研究进展作了概述,较详细地比较了蒸发精馏、溶剂萃取、反应萃取、分子筛吸附、离子交换色谱分离等分离方法的特点和存在的问题。分析当前的研究现状,展望了生物法生产1,3-丙二醇的工业前景。     

1,3-丙二醇生产工艺的对比及选择

介绍了1,3-丙二醇的生产方法、工艺原理、发展趋势等,并对新生物转化法生产1,3-丙二醇的工艺过程、技术特点及先进性行了简要分析。     

1,3-丙二醇合成研究进展

综述了近年来以不同原料及工艺合成1,3-丙二醇的研究结果，从适用性、经济性角度分析了每种技术规模化生产的可行性，并展望了化学法生产1,3-丙二醇的前景。     

发酵产1,3-丙二醇的关键酶研究进展

1,3-丙二醇(1,3-PDO)是一种重要的化工原料.综述了微生物法生产1,3-丙二醇的关键酶相关研究成果,包括1,3-丙二醇氧化还原酶、甘油脱水酶等,并进行了展望.     

发酵法生产1,3-丙二醇的研究进展

1,3-丙二醇是一种重要的化合物,近年来由于其用途的不断拓宽而越来越受到广泛重视。生物合成法生产1,3-丙二醇具有绿色高效、使用可再生能源等特点,是目前最具前景的生产方式。本文从发酵菌种、发酵工艺、发酵过程优化和精制提纯几个方面对发酵法生产1,3-丙二醇的研究现状进行了介绍。提出为使生物法生产1,3-丙二醇在成本上与化学法相比更具优势,在提高产量的同时应该引入新技术、新手段对发酵过程进行强化,使得过程更加精准且易于控制;同时指出综合考虑经济性与能耗问题,对发酵与分离的全过程进行整合,是今后发酵法生产1,3-丙二醇实现产业化的研究重点。     

1,3-丙二醇生产技术及成本分析

介绍了三种已用于工业化生产的1,3-丙二醇的合成技术,对投资建设1,3-丙二醇生产装置的前景进行了对比、分析,指出开发1,3-丙二醇生产技术是当务之急。     

1，3-丙二醇的生产和市场分析

介绍了1,3-丙二醇的国内外生产现状及生产技术进展,对国内1,3-丙二醇市场需求及消费进行了分析,并对其市场前景进行了预测。     

甘油和木糖共发酵生产1,3-丙二醇的研究

以克雷伯氏肺炎杆菌代谢甘油为研究对象,采用木糖作为发酵过程中的辅助底物与甘油共发酵生产1,3-丙二醇,以解决甘油单耗过大的问题,并研究了甘油和木糖共发酵过程中相关代谢物浓度的变化规律。实验表明:克雷伯氏肺炎杆菌可利用D-木糖经过磷酸戊糖途径为菌体代谢提供大量的还原力(NADPH和NADH),促进1,3-丙二醇的合成。与甘油单独发酵相比,以木糖作为辅助底物的微氧批次补料发酵中,1,3-丙二醇的质量浓度、甘油转化率及产量分别提高了10.58%,21.11%和10.98%。共发酵生产1,3-丙二醇在降低甘油到1,3-丙二醇单耗的同时,还可以促进副产物的生成,为克雷伯氏菌发酵多联产工艺提供了可能,从而较全面地降低甘油发酵生产1,3-丙二醇工艺的技术成本,具有一定的研究意义。     

途径工程生产1,3-丙二醇的研究进展

利用基因工程技术生产1,3-丙二醇,特别是途径工程的利用已取得了重大突破。利用生物技术生产1,3-丙二醇的成本比化学法的低25％,它将逐步实现工业化生产。介绍了一步法生产1,3-丙二醇的超级基因工程菌所需的3-磷酸甘油脱氢酶(GPD1)、甘油3-磷酸酶(GPP2)、甘油脱水酶(dhaB)和1,3~丙二醇氧化还原酶(dhaT),并对关键酶dhaB进行了分析,同时介绍了穿梭质粒和甘油-3-磷酸酶积累对生产的影响。最后,对今后的研究重点和策略进行了探讨。     

1,3-丙二醇制备工艺的研究进展

综述了1,3-丙二醇生产工艺的研究进展。重点分析了以丙烯醛和环氧乙烷为主要原料的两种化学合成工艺的技术特征,并与以葡萄糖和甘油为原料、生物法生产1,3-丙二醇的生产工艺进行了对比。提出1,3-丙二醇生产工艺的改进方向在于进一步提高技术指标,降低生产成本,使得下游PTT聚酯与PET、PBT和PA66相比较更具有竞争优势,这是1,3-丙二醇形成规模化生产的关键。最后对1,3-丙二醇生产现状及其今后的发展进行了简单介绍。     

生物转化法生产1,3-丙二醇的技术进展

综述了生物转化法生产1,3-丙二醇的研究成果,包括发酵菌种、发酵工艺和发酵产物的分离提取工艺等,展望了未来1,3-丙二醇的发展方向。     

甘油生产1,3-丙二醇发酵工艺优化研究

1,3-丙二醇是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯的基础原料,利用甘油进行微生物发酵生产1,3-丙二醇的生物炼制技术具有广阔的应用前景。以克雷伯氏肺炎杆菌为出发菌种,对菌种保藏方式、发酵体系环境、氮气通气比、p H中和剂以及甘油品质等发酵工艺进行了优化研究。实验结果表明,在较优的工艺条件下,1,3-丙二醇产量可达103.38 g/L。     

疏水硅沸石吸附1,3-丙二醇的研究

FX-Ⅱ型沸石对1,3-丙二醇单组分溶液中1,3-丙二醇的静态饱和吸附量达到121.1 mg/g;在1,3-丙二醇和甘油的混合溶液中,研究了甘油质量浓度、吸附时间、吸附温度和盐离子质量浓度对1,3-丙二醇吸附的影响,实验结果表明高的甘油质量浓度对1,3-丙二醇吸附影响较大,吸附时间为14 h时1,3-丙二醇吸附达到平衡,低温及低盐离子质量浓度有利于1,3-丙二醇吸附;对实际发酵液的静态吸附结果表明,增大发酵液pH值可以减少有机酸对1,3-丙二醇的竞争吸附;pH值为7时,1,3-丙二醇吸附量达到102.5 mg/g;筛选了与吸附剂相关的脱附剂,用体积分数50%的乙醇解吸,解吸率达到86%。在此基础上初步研究了沸石对发酵液中1,3-丙二醇的动态吸附,1,3-丙二醇解吸率为82%。与传统的蒸馏法相比,沸石吸附法工艺简单,具有较大的研究和应用前景。     

发酵液中1,3-丙二醇分离提取的研究进展

1,3-丙二醇是合成聚乳酸的主要原料,以甘油为底物的生物法制备1,3-丙二醇是以绿色化学为特征的技术。但1,3-丙二醇极性很强、微生物发酵液成分较复杂,产品收率偏低,质量难符合制备高性能聚对苯二甲酸丙二醇酯的要求,故1,3-丙二醇的分离提纯成为了生物法合成技术的关键。对于1,3-丙二醇发酵液,提纯过程包括发酵液预处理、脱盐和浓缩提纯。本文讨论了用于1,3-丙二醇提纯的主要技术,包括采用离心、过滤、絮凝脱大分子物质,用离子交换、电渗析、双水相萃取或有机溶剂沉淀等方法脱盐类,及通过精馏、萃取、吸附对发酵液浓缩提纯,或是以上某几个分离工艺的组合。提出整个分离工艺仍存在很多问题,对各工艺路线不断进行优化,开发新的经济高效的分离提取工艺路线,是目前实现规模化生物法生产1,3-丙二醇的技术重点。     

1,3-丙二醇的生产与应用

1,3-丙二醇是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的单体,PTT具有广泛应用领域,本文着重阐述1,3-丙二醇的性能、合成及几种生产方法的比较。     

发酵法生产1,3-丙二醇工艺优化及评价

1,3-丙二醇主要用途是和对苯二甲酸(PTA)一起合成新型聚酯对苯二甲酸丙二醇酯(PTT),但是1,3-丙二醇的高成本制约了PTT的发展,低成本1,3-丙二醇合成工艺的研究开发工作成为国内外的热点课题之一。本文是在以甘油为底物发酵生产1,3-丙二醇的工艺路线上进行优化,使用实验室2.5 L发酵罐进行试验,研究甘油发酵过程中搅拌速度、氮气通气率、发酵时间对最终发酵液中1,3-丙二醇含量的影响,在发酵温度37℃、pH值7.0、通气率0.2 vvm、发酵时间40 h、搅拌转速400 r/min的条件下,发酵液中1,3-丙二醇的含量高达80 g/L以上,产品纯度达到99.5%以上。     

代谢工程在发酵甘油产1,3-丙二醇中的应用进展

文章在介绍1,3-丙二醇代谢途径和关键酶的基础上,综述了代谢工程在发酵甘油产1,3-丙二醇中的应用进展,主要包括在原始生产菌中过表达关键酶、阻断副产物的代谢途径以及构建辅酶再生系统,并展望了1,3-丙二醇发酵生产的前景。     

克雷伯杆菌生产1,3-丙二醇关键酶发酵条件研究

研究了克雷伯杆菌生产1,3-丙二醇关键酶(甘油脱氢酶、1,3-丙二醇氧化还原酶、甘油脱水酶)的发酵条件。研究各种碳源、无机氮源、有机氮源及无机盐对产酶的影响,应用均匀设计、神经网络和遗传算法优化发酵培养基组成,结果为(gL-1):甘油30、KCl 1.6、NH4Cl 6.7、CaCl2 0.28、酵母浸膏2.8。在温度37C、初始pH 7.0、摇床转速200rmin-1和接种量5%条件下,发酵24h,无细胞抽提液中甘油脱氢酶、1,3-丙二醇氧化还原酶和甘油脱水酶活力(U·mg-1)分别为9.16、18.72、0.48,发酵34h,发酵液中1,3-丙二醇(1,3-PD)最大浓度为7.96gL-1。代谢过程中关键酶酶活与1,3-PD峰值出现时间不一致,且提早于1,3-PD峰值的出现。此外,结果表明优化后的培养基去除了多种微量元素,克雷伯杆菌生产1,3-丙二醇关键酶可以在微氧条件下进行。     

微生物发酵法中试生产1,3-丙二醇

以甘油为原料,利用克雷伯氏菌进行了发酵罐容积规模分别为1 m3和20 m3的发酵法1,3-丙二醇生产的中试研究。试验结果表明:1m3和20m3的发酵罐最终发酵液中1,3-丙二醇平均质量浓度分别达到了74.6 g/L和63.9 g/L,1,3-丙二醇相对于甘油的得率分别为61.2%和49.9%。采用发酵液醇沉预处理、再精馏的专利技术可分离得到纯度大于99%的1,3-丙二醇产品,分离收率大于85%,产品质量达到了聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)聚合反应的要求。成本分析表明,生物法生产1,3-丙二醇技术是经济可行的。     

国内外1，3-丙二醇生产技术研究进展

1,3-丙二醇是一种重要的化工中间体,具有广泛的用途。本文综述了近年来国内外1,3-丙二醇的生产技术研究开发新进展情况,并提出了今后我国的发展方向。