離子交換法提取丙酸及聯(lián)產(chǎn)丁二酸的工藝研究.pdf

1、微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酸受到越來(lái)越多的關(guān)注，但是人們的焦點(diǎn)主要聚集在如何解除產(chǎn)物反饋抑制、提高底物轉(zhuǎn)化率等方面，對(duì)發(fā)酵液中丙酸的分離提取卻鮮有關(guān)注。本論文研究和考察了ZGD630陰離子交換樹(shù)脂吸附-解吸費(fèi)氏丙酸桿菌發(fā)酵液中丙酸和丁二酸的工藝參數(shù)，建立了“兩段式”層析法聯(lián)產(chǎn)發(fā)酵液中丙酸和丁二酸的提取工藝，并完成了10L層析柱的放大試驗(yàn)，為丙酸和丁二酸的半連續(xù)耦合發(fā)酵奠定了基礎(chǔ)。
　　本論文主要取得了如下研究成果：
　?。?）研究和

2、考察了ZGD630陰離子交換樹(shù)脂吸附分離費(fèi)氏丙酸桿菌發(fā)酵液中丙酸等代謝產(chǎn)物的最佳吸附條件。結(jié)果表明，采用001×7陽(yáng)離子交換樹(shù)脂對(duì)發(fā)酵上清液進(jìn)行酸化處理后，pH可降至1.5。此時(shí)，ZGD630陰離子交換樹(shù)脂對(duì)丙酸和丁二酸的靜態(tài)吸附載量分別為89.4 mg/g和108.2 mg/g，較初始發(fā)酵液（pH6.8）的吸附載量分別提高了101.35％和71.74%。
　?。?）考察了ZGD630陰離子交換樹(shù)脂對(duì)酸化發(fā)酵液中丙酸和丁二酸的動(dòng)態(tài)

3、吸附特性。結(jié)果表明，酸化后的發(fā)酵液過(guò)量上樣至裝填有ZGD630陰離子交換樹(shù)脂的層析柱時(shí)，丁二酸會(huì)優(yōu)先被ZGD630陰離子交換樹(shù)脂吸附，當(dāng)發(fā)酵液中丁二酸被完全吸附后，丙酸才開(kāi)始被吸附。此時(shí)，穿柱液按體積可分為三部分：0-2 BV，不含丁二酸、丙酸；2-6.5 BV，不含丁二酸，含丙酸；＞6.5 BV，含丁二酸、丙酸三個(gè)部分（BV均指樹(shù)脂體積）。
　?。?）研究建立了“兩段式”層析法聯(lián)產(chǎn)丙酸和丁二酸的工藝，并確定了其操作參數(shù)。結(jié)果表明

4、，首先采用層析柱Ⅰ吸附發(fā)酵液中的丁二酸，最佳的上樣流速為3 BV/h，上樣體積為10 BV，丁二酸可完全穿柱；然后將層析柱Ⅰ的穿柱液（不含丁二酸的部分）上樣至層析柱Ⅱ，上樣流速為3 BV/h，上樣體積為5 BV，以確保其吸附飽和。
　?。?）層析柱Ⅰ采用NaOH溶液進(jìn)行洗脫，最適的NaOH溶液洗脫濃度為3 mol/L，洗脫流速0.45 BV/h，丁二酸最高濃度可達(dá)91.28 g/L，是發(fā)酵液中丁二酸濃度的7.1倍。層析柱Ⅱ采用H2