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生物医药
带有原位分离的新型丁二酸发酵过程


一、项目成熟阶段:生长期

二、概况

    发酵工程产品特点是量大面广,在我国国民经济发展中占有重要地位。据统计,全国主要食品发酵产品的产值就达到1000多亿元,占食品行业总产值的15%以上。在所有行业中发酵产品的产值至少有2000多亿元,并将随着石油煤炭的枯竭和生物发酵生产能源与化学品的兴起,在国民经济建设中的地位将大幅度上升。用微生物发酵生产丁二酸遇到的一个难题是代谢产物的反馈抑制,其现象是代谢产物的浓度达到一定范围后,目标产物不再增加,而杂质则大量增加,导致发酵产率无法提高,大量杂质还会干扰后续的分离。如果采用过程工程手段将反馈物质及时从发酵罐中除去,解除反馈抑制后,微生物发酵的产率可以大幅度提高,产量甚至可以增加50%以上甚至更多。

三、技术特点

    采用反应和分离耦合的过程工程策略消除或较少产物对发酵过程的反馈抑制,实现新型工业化学品丁二酸的发酵工艺:

    1、在线移走目标发酵产物,实现边发酵、边分离,提高发酵产率;

    2、选择性清除抑制发酵的非目标产物,解除反馈抑制,提高丁二酸生产量。

    为了实现上述技术工作,必须系统建立丁二酸高效生物质转化过程、丁二酸高浓度发酵过程,以及高效下游分离纯化单元操作。在强化单元操作基础上选择扩张床原位分离机制实现反应与分离的集成,分离介质本身对发酵过程没有影响。

四、专利情况

    对耦合工艺中装置、工程菌株等申请了相关的专利。

五、市场分析

    我们将开展微生物发酵丁二酸与原位分离工艺的工程化研究,将丁二酸高浓度发酵、吸附剂设计和制备、发酵和分离耦合等工艺步骤集成,完善丁二酸高浓度发酵工艺流程。为完成工艺的经济性和工业应用的可行性分析,为耦合新工艺的工业应用打下良好基础。我国是二氧化碳排放大国,丁二酸发酵伴随二氧化碳固定使得这一技术更加绿色和减排,具有广阔的市场前景。而目前市场上没有成熟的工业化微生物高浓度发酵丁二酸工艺,仅荷兰帝斯曼公司将于2012年开始生产生物基丁二酸。如本技术产业化获得成功,将提高我国在此领域的国际竞争力。

六、合作方式:合作开发。