甘油生物歧化为1,3-丙二醇过程的优化控制

An iterative optimization strategy is proposed and applied to the steady state optimizing control of the bio-dissimilation process of glycerol to 1,3-propanediol in the presence of model-plant mismatch and input constraints. The scheme is based on the Augmented Integrated System Optimization and Parameter Estimation （AI- SOPE） technique, but a linearization of some performance function in the modified model-based optimization problem of AISOPE is introduced to overcome the difficulty of determining an appropriate penalty parameter. When carrying out the iterative optimization, the penalty coefficient is set to a larger value at the current iteration than at the previous iteration, which can promote the evolution rate of the iterative optimization. Simulation studies illustrate the potential ofthe approach presented for the optimizing control of the bioTdissimilation process of glycerol to 1,3-propanediol. The effects of measurement noise, measured and unmeasured disturbances on the proposed algorithm are also investigated.     

生物柴油副产物甘油产1,3-丙二醇

在生物柴油的生产过程中会产生10%的副产物甘油,随着对生物柴油的大量需求与规模化生产,导致副产物甘油的产量也大幅增加。为了降低生物柴油的生产成本,充分利用副产物甘油是一个非常有效的途径。目前,国内外以甘油为原料通过化学法生产1,3-丙二醇等技术路线已经比较成熟,但其传统化学法存在高温高压操作、释放有毒有害物质等系列问题,而生物催化法以其高产率及高回收率、绿色环保等优势,受到了越来越多的关注。本文主要介绍以甘油为原料,利用生物发酵途径生产1,3-丙二醇的生产技术。     

甘油合成1,3-丙二醇

以甘油为原料,经过氯代、氧化、克莱门森还原、水解4步反应,最终合成1,3-丙二醇,并用红外光谱仪和质谱仪对目标产物进行结构确定。从反应物摩尔比、反应温度、反应溶剂等优化了反应条件。最优反应条件为:氯代反应:温度120℃;氧化反应:温度23～27℃,n(1,3-二氯-2-丙醇)∶n(重铬酸钠)=1.8∶1,反应溶剂用量:1 mL水溶解1.4 g 1,3-二氯-2-丙醇;克莱门森还原反应:n(1,3-二氯丙酮)∶n(锌)=1∶1.2,水作反应溶剂最佳,在该条件下,1,3-丙二醇总产率可达37.1%。     

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。     

发酵甘油产1,3-丙二醇研究进展

综述微生物发酵甘油生产1,3-丙二醇的研究进展,内容包括生产菌种、发酵方式、优良生产菌株的选育和培养条件,并展望1,3-丙二醇发酵的前景。     

生物质甘油制备1,3-丙二醇的研究进展

随着生物柴油成为替代石油能源研究的兴起,如何利用生物柴油副产甘油,以降低生产成本就成为一个不可忽略的考虑因素。另一方面,由1．3-丙二醇制备的PTT因其独特的化学性质可以用来生产性质优良的纤维和薄膜等,其生产也开始受到越来越多的关注。笔者阐述了目前制备1,3-丙二醇的各种方法,并对其优劣性进行了比较,最后指出通过甘油制备1,3-丙二醇的工艺路线是一个比较有开发前景的研究方向。     

以生物柴油的副产品甘油为原料生产1,3-丙二醇

简述了已工业化的1,3-丙二醇的3种合成路线。即丙烯醛水合法,环氧乙烷甲酰化法,生物发酵法。重点介绍了我国生物柴油的发展前景,利用生物柴油副产物甘油生产1,3-丙二醇的优越性。以生物柴油的副产品甘油为原料生产1,3-丙二醇,不仅为低成本生产它开发最佳工艺,同时也解决了生物柴油副产物甘油的出路。     

甘油氢解制备1,3-丙二醇催化剂

东南大学开发出一种用于甘油氢解制备1,3-丙二醇催化剂。它是以氧化锚为载体,活性组分为金属钻,助剂包括硅钨酸,磷钨酸和磷钼酸等,其中活性组分的含量为载体质量的30％,助剂的含量为催化剂质量的5％。     

生物柴油副产物粗甘油在1,3-丙二醇发酵中的应用

通过实验证明,皂化当量低、杂质量小的A-3750的转化率相对较高,表明生物柴油副产物粗甘油应适当处理,降低其酯类(即生物柴油)的含量,同时去掉其中的机械杂质,将更适合于PDO生产.同时通过风量的调整,在0.27 vvm的通风量下,A-3750的甘油质量转化率为39.92%,说明在大生产中应考滤粗甘油的杂质对溶氧的影响,适当提高风量,将可以促进PDO的转化.而这几种粗甘油的价格仅为精制甘油的1/3左右.     

微生物转化甘油生产1,3-丙二醇的研究进展

甘油是油裂解和生物柴油生产过程中的主要副产物,生物柴油市场的蓬勃发展将会造成甘油价格的下降。这些甘油-水混合物不用再次处理就可以直接用于微生物发酵。在众多甘油的利用当中,附加值最高的应该是1,3-丙二醇(PDO),利用甘油在厌氧条件下发酵生产PDO与传统工艺相比产物浓度从70～80g/L提高到了100g/L,而且如果用固定化细胞发酵,产率可以从2g/(L·h)提高到30g/(L·h)。综述了微生物转化甘油为1,3-丙二醇的研究进展。     

Klebsiella pneumoniae甘油发酵代谢调控研究进展

代谢调控在微生物发酵法生产化工产品过程中扮演着越来越重要的角色。对Klebsiella pneumoniae在甘油转化成1,3-丙二醇过程的代谢机理及代谢控制的相关酶进行了综述,分析了运用代谢调控手段改变甘油歧化途径的方法,并展望了未来的发展趋势。     

不同甘油原料发酵生产1，3-丙二醇的研究

对克雷伯氏菌在厌氧条件下以甘油为原料发酵生产1,3丙-二醇进行了研究,比较了不同甘油对菌体生长和产物生成的影响。结果表明,采用批式流加发酵的方式,以纯甘油作为原料时,发酵液中1,3丙-二醇的质量浓度最高达到72.15g/L,从甘油到1,3丙-二醇的物质的量转化率为63.32%,生产强度达2.67g/(L.h);以粗发酵甘油作为原料时,发酵液中1,3丙-二醇的质量浓度最高为56.72g/L,物质的量转化率53.14%,生产强度2.36g/(L.h);而低纯度皂化甘油对菌体生长有较强的抑制作用。成本分析表明粗发酵甘油更具有工业化应用前景。     

pH值对克雷伯氏肺炎杆菌发酵甘油产1,3-丙二醇的影响与控制

在克雷伯氏肺炎杆菌发酵甘油产1,3-丙二醇(1,3-PD)的过程中,不同的pH值控制对菌体生长、产物和副产物的生成有着重要的影响.通过对发酵过程中不同pH值控制下的代谢分析,发现pH值较低时菌体生长较慢,有利于副产物2,3-丁二醇的生成;pH值较高时菌体生长较快,有利于副产物乳酸的生成.通过两阶段pH值控制策略,即在发...     

甘油发酵制取1，3-丙二醇菌株筛选

为提高克雷伯氏肺炎杆菌转化甘油生产 1,3 丙二醇的能力 ,建立了在两次浓缩和影印技术基础上的紫外诱变筛选方法 ,获得可耐受高浓度 1,3 丙二醇并且副产物中乙醇含量较少的优良突变菌株 5株。     

3-羟基丙醛加氢制1,3-丙二醇的研究

以Ni／Al2O3为催化剂，在固定床反应器上考察了3-羟基丙醛(3-HPA)加氢制1，3-丙二醇(1，3-PDO)的反应工艺条件，结果表明，当反应温度为70℃、反应压力为5．0MPa、氢气与3-羟基丙醛摩尔比为7．0,3-HPA液时空速(IHSV)为6．0h^-1时，3．HPA转化率100％，1，3-PDO选择性大于99％。     

能量驱动对Klebsiella pneumoniae发酵甘油合成1,3-丙二醇的影响

考察了外加能量对Klebsiella pneumoniae合成1,3 丙二醇的影响,结果表明,外加0.6 0.8 g/L三磷酸腺苷 ATP 可以有效促进Klebsiella pneumoniae发酵甘油的还原代谢,1,3 丙二醇产量提高了50 70 ,得率在发酵后期仍能维持在较高水平. 利用休止细胞研究了甘油脱水酶催化失活后能量刺激复活的情况,结果表明外加三磷酸腺苷(ATP)对休止细胞中甘油脱水酶的复活有明显的驱动作用,经多次失活/驱动复活后甘油脱水酶活性可维持不变.     

甘油连续生物歧化过程培养基和pH调控策略研究

设计了三种不同的培养基和三种pH调控方式,考察了钠、钾和铵离子对甘油连续生物歧化过程的影响,从代谢调控的角度分析了连续发酵实验结果。研究表明,用氢氧化钠调节pH将对底物过量条件下甘油代谢途径中的甘油脱氢酶产生抑制作用,使生物量和1,3－丙二醇的产率下降。在培养基含有足够铵的情况下,可以用氢氧化钾控制pH。采取无铵培养基和氨水并用的策略是可行的。     

1，3-丙二醇发酵液的絮凝除菌研究

研究了用絮凝法处理1,3-丙二醇发酵液,选用10种絮凝剂,以FR值为指标,考察了各种絮凝剂的絮凝效果,对初选出的5种絮凝剂进行复合絮凝,选出了适合于1,3-丙二醇发酵液体系的复合絮凝剂。通过单纯型寻优法确定了最佳絮凝工艺条件,絮凝率达98%以上,且絮凝后上清液清澈、透明,过滤效果良好。