专利名称：微生物发酵生产1,3-丙二醇的方法现有的利用微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法，是以甘油为原料、利用微生物发酵生产1，3-丙二醇，使用的菌种有克雷伯氏肺炎杆菌、克雷伯氏产酸杆菌或丁酸梭状芽孢杆菌等中的任一种，这些细菌都具有在厌氧或微耗氧条件下把甘油转化为1，3-丙二醇的能力。不论是哪种菌种，一般发酵的培养基主要是甘油和水，并配以磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、硫酸铵等等的无机盐。现有的利用克雷伯氏杆菌等菌种发酵生产1，3-丙二醇时，还会得到2，3- 丁二醇和一些有机酸，如丁二酸、乳酸、醋酸等。发酵前3飞小时，生物量增加但并无发酵产物生成。随着发酵过程的继续，甘油不断地被消耗，产物不断积累。随着发酵产物的不断积累，副产物丁二酸、乳酸、醋酸等有机酸也会不断积累，因此，发酵液的PH值会发生变化，对发酵过程产生阻碍作用。为了使发酵过程顺利进行，需要控制发酵液的PH值在一定范围，因此，当发酵液的PH值降低时，需不断地加碱中和。通常使用的碱是氢氧化钠。氢氧化钠是液体，与发酵液的混合为液液混合，混合时间长且不均匀，短时间内存在局部偏酸或偏碱的可能。另外，在发酵反应结束后，发酵液中副产的有机酸实际是以丁二酸钠、乳酸钠、醋酸钠的形式存在。发酵液中的1，3-丙二醇可以通过提取得到纯净的产品，在提取过程中可得到2，3-丁二醇和混合有机盐。2，3-丁二醇直接可以利用，可作为商品出售，或用来制备甲乙酮。而有机酸的钠盐的用途少，作为1，3-丙二醇发酵生产的副产品，这些混合有机盐的去向是产业化必须解决的一个问题。
本发明所要解决的技术问题是提供一种微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法，要求使用该方法的发酵过程中，能够很好地控制发酵过程中因为产酸导致的PH值的降低，且反应得到的副产品的用途广。为解决上述技术问题，本发明提供了一种微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法，是以甘油为原料、利用微生物发酵生产1，3-丙二醇，在发酵过程中使用液氨调节发酵液的pH值。为简要说明问题起见，以下对本发明微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法均简称为本方法。 本方法是在发酵过程中使用液氨调节发酵液的pH值，液氨进入发酵罐中时己气化变成氨气，氨气混合在压缩空气中，在搅拌的作用下，会迅速地被分布到发酵罐的每个角落，与发酵液充分混合，因此对发酵液的pH值的调节会更快更准，使得发酵反应的pH值的控制好。使用液氨调节发酵液的pH值，使得发酵的终产物中的副产品均以铵盐形式存在，如丁二酸铵、乳酸铵、醋酸铵等。混合有机酸的铵盐与钠盐相比，有着更广泛的用途。混合有机酸的铵盐可以作为牛羊等反刍动物的饲料添加剂。混合有机盐也可以继续提纯得到有机酸。所述有机酸分别是丁二酸、乳酸、醋酸，其中丁二酸是三羧酸循环的中间产物，它可以直接被生物体利用获得能量。乳酸是生物体在缺氧代谢过程中产生的一种酸，它被美国食品药品管理局(FDA)认定为是绝对安全的食品添加剂，所以作为饲料是安全的。醋酸也是安全的可被吸收的一种有机酸。铵可以作为非蛋白氮源。所以混合有机酸的铵盐做为反刍动物的饲料添加剂，与硫酸铵相比，有更好的效用。综上所述，使用本方法，发酵过程中的pH值的控制好，得到的副产品的用途广泛，能够很好地解决微生物发酵生产1，3-丙二醇得到的混合有机盐的去向问题。本方法中使用的微生物菌种是克雷伯氏肺炎杆菌、克雷伯氏产酸杆菌或丁酸梭状芽孢杆菌中的任一种。本方法包括以下具体步骤 (1)发酵培养基经过消毒后接入菌种在发酵罐内进行发酵，培养基PH值为6.5^8. 5，发酵温度为32 38°C ； (2)发酵过程中通入O.Γ0. 8VVM的压缩空气，搅拌转速8(T250rpm，并保持发酵罐压力O. ΟΓΟ. 07MPa，发酵3飞小时后流加甘油，流加的速率为5 50g/L*h ； (3)发酵过程中，当发酵液pH值降至6.5时，通过加入液氨调节发酵液的pH值，使发酵液的pH值维持在6. 5 7. O。作为本方法的优化，所述液氨通过位于发酵罐底部的压缩空气的进气管加入，在输送液氨的管路上设有控制液氨流量的电磁阀。液氨从设在发酵罐底部的压缩空气进气管加入，使液氨和压缩空气混合后均匀地加入，液氨变成气态后随着压缩空气能够与发酵液迅速混合，从而更快更准确地调节发酵液的PH值。液氨加入的量不是一个恒定值。在发酵初期3飞小时，细菌大量繁殖并不产酸，发酵液的PH值无明显变化。此时控制液氨流量的电磁阀不开启。约:Γ5小时后开始产酸，发酵液的PH值下降，当pH降至6. 5时，控制液氨流量的电磁阀开始启闭，启闭频率根据pH值变化而变化。作为本方法的进一步优化，所述发酵罐壁上设有pH变送器，所述pH变送器与控制液氨流量的电磁阀连锁，通过自动控制系统调节发酵液的pH值。pH变送器与控制液氨流量的电磁阀连锁，通过自动控制系统(如DCS或PLC控制系统)，可以更准确及时地调节发酵液的PH值当发酵液的pH值变小时，电磁阀启闭频繁，力口大液氨的进料量；当发酵液的PH值接近于中性时，电磁阀启闭频率变小，甚至不开启，从而 达到维持pH值恒定的目的。
(1)发酵培养基经过消毒后接入菌种在发酵罐内进行发酵，培养基PH值为6.5，发酵温度为32°C ；
(2)发酵过程中通入O.IVVM的压缩空气，发酵罐搅拌转速80rpm，并保持发酵罐压力O. OlMPa，发酵3小时后流加甘油，流加甘油的速率为5g/L*h ；
(3)发酵过程中，当发酵液pH值降至6.5时，通过加入液氨调节发酵液的pH值，使发酵液的pH值维持在6. 5 7. O之间。液氨通过位于发酵罐底部的压缩空气的进气管加入，在输送液氨的管路上设有控制液氨流量的电磁阀。在发酵罐壁上设有pH变送器，所述pH变送器与控制液氨流量的电磁阀连锁，通过DCS自动控制系统调节发酵液的pH值。实施例2
微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法，是以甘油为原料、利用克雷伯氏产酸杆菌发酵生产1，3-丙二醇，在发酵过程中使用液氨调节发酵液的pH值。具体包括以下步骤
(1)发酵培养基经过消毒后接入菌种在发酵罐内进行发酵，培养基PH值为8.5，发酵温度为38°C ；
(2)发酵过程中通入O.8VVM的压缩空气，发酵罐搅拌转速250rpm，并保持发酵罐压力O. 07MPa，发酵5小时后流加甘油，流加甘油的速率为50g/L*h ；
(3)发酵过程中，当发酵液pH值降至6.5时，通过加入液氨调节发酵液的pH值，使发酵液的pH值维持在6. 5 7. O之间。液氨通过位于发酵罐底部的压缩空气的进气管加入，在输送液氨的管路上设有控制液氨流量的电磁阀。在发酵罐壁上设有pH变送器，所述pH变送器与控制液氨流量的电磁阀连锁，通过PLC自动控制系统调节发酵液的pH值。实施例3
微生物发酵生产1，3-丙二醇的方法，是以甘油为原料、利用克雷伯氏肺炎杆菌发酵生产1，3-丙二醇，在发酵过程中使用液氨调节发酵液的pH值。具体包括以下步骤
(1)发酵培养基经过消毒后接入菌种在发酵罐内进行发酵，培养基PH值为7.0，发酵温度为35°C ；
(2)发酵过程中通入O.5VVM的压缩空气，发酵罐搅拌转速160rpm，并保持发酵罐压力 O. 04MPa，发酵4小时后流加甘油，流加甘油的速率为30g/L*h ；
(3)发酵过程中，当发酵液pH值降至6.5时，通过加入液氨调节发酵液的pH值，使发酵液的pH值维持在6. 5 7. O之间。液氨通过位于发酵罐底部的压缩空气的进气管加入，在输送液氨的管路上设有控制液氨流量的电磁阀。在发酵罐壁上设有pH变送器，所述pH变送器与控制液氨流量的电磁阀连锁，通过PLC自动控制系统调节发酵液的pH值。本实施例中，也可以用丁酸梭状芽孢杆菌代替克雷伯氏肺炎杆菌来发酵生产1,3-丙二醇。


一种微生物发酵生产1,3-丙二醇的方法，是以甘油为原料、利用微生物发酵生产1,3-丙二醇，使用的微生物菌种是克雷伯氏肺炎杆菌、克雷伯氏产酸杆菌或丁酸梭状芽孢杆菌中的任一种，在发酵过程中使用液氨调节发酵液的pH值。使用该方法的发酵过程中，pH值的控制好，且反应得到的副产品的用途广。