CN109983131A - 发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备发酵产物的方法，该方法包括：‑在发酵反应器中在水性发酵培养基中在发酵条件下使用能够将碳水化合物转化为发酵产物的微生物来发酵碳水化合物源，其中所述发酵产物是沸点高于水的盐或产物；‑在发酵过程期间，以再循环流的形式从发酵反应器中取出包含生物质的部分发酵培养基；‑将包含生物质的再循环流提供给压力容器，其中选择压力，使得通过水的蒸发，与发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，再循环流的温度降低1‑8℃的值；‑将经冷却的再循环流再循环至发酵反应器。已经发现，根据本发明的方法使得可以获得发酵培养基的均匀温度分布，其中反应器内具有非常有限的热点或冷点。已经发现这导致改善的发酵性能。

Description

发酵方法
本发明涉及发酵方法，其包括在发酵条件下用微生物发酵碳水化合物源。
发酵方法，其在发酵条件下使用能够将碳水化合物转化为发酵产物的微生物来发酵碳水化合物源，是本领域已知的，并且已用于制备各种发酵产物。
已经发现，在工业规模的发酵过程期间可能出现问题，特别是在大的反应器体积、相对高的发酵温度和高的生物质和发酵产物浓度存在争议的情况下。这是因为在这些情况下，已经发现难以使反应容器中的温度在反应容器的整个体积内保持恒定。由于各种原因，这很重要。
一方面，在反应器容器中在温度相对低的位置，如果发酵产物在水中具有有限的溶解度，则可能发生发酵产物的结晶。这可能导致在冷却表面，例如通常在发酵容器中使用的热交换器的表面上的结垢。这种结垢不利地影响热交换器的功能。此外，发酵产物在冷却表面上的结晶也导致形成具有不均匀结构的晶体，这是不期望的。
此外，发酵装置中的冷点可影响反应器位置处的微生物的生产能力。微生物通常具有最佳生产温度；当它们处于低于该值的温度时，它们的活性将降低，这当然是不期望的。
相反，在发酵装置中温度相对高的位置处，也可获得不期望的效果。特别地，过高的温度可能再次导致微生物活性降低。此外，高温可能导致不期望的副产物的形成。
在本领域中，通常通过在反应器中提供热交换器与均化元件如搅拌器的组合来进行温度控制的发酵过程，在该发酵过程中，大的反应器体积、相对高的发酵温度和高的生物质和发酵产物浓度存在争议。然而，已经发现这些元件并不总是足够的。如上所述，因为形成冷点，具有有限溶解度的发酵产物在热交换器上的结垢是一个问题。另一个问题是热交换器的添加减少了自由的反应器体积，并且如果需要大量冷却时，反应器中的空间可能不足以适应所需的冷却能力。此外，热交换器是昂贵的并且相对不灵活；因为一旦存在热交换器，它们就只能在反应器关闭时才能被除去。
本领域需要一种发酵方法，该方法确保整个装置的恒定反应温度，而且在大的反应器体积、相对高的发酵温度、和高的生物质和发酵产物浓度存在争议的情况下也能如此。还需要一种发酵方法，其中可以在有限的金融投资下获得均匀的反应温度，并且其中温度控制是灵活的，因为冷却作用可以直接适应该方法的需要。本发明提供了解决这些问题的方法。
本发明涉及发酵方法，其包括
-使用能够将碳水化合物转化为发酵产物的微生物，在发酵条件下在发酵反应器中的水性发酵培养基中来发酵碳水化合物源，
-在发酵过程期间，以再循环流的形式从发酵反应器中取出包含生物质的部分发酵培养基，
-将包含生物质的再循环流提供给压力容器，其中选择压力，使得通过水的蒸发，与发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，再循环流的温度降低1-8℃的值，
-将经冷却的再循环流再循环至发酵反应器。
已经发现，根据本发明的方法使得可以获得发酵培养基的均匀温度曲线，其中反应器内具有非常有限的热点或冷点。已经发现这导致改善的发酵性能。
根据本发明的方法的关键特征是取出部分发酵培养基，并将其提供给压力容器，在压力容器中通过蒸发水将其冷却至特定程度，并将经冷却的流再循环至发酵反应器。
应注意，US2012/0220003描述了用于从发酵，特别是乳酸或酒精发酵中连续分离感兴趣的有机材料的方法，其中发酵培养基从发酵罐中取出并提供给闪蒸器，其中从发酵培养基中闪蒸出挥发性发酵产物。这表明在将生物质提供给闪蒸器之前将其与发酵培养基分离。这与本发明形成对比，在本发明中，未从再循环流中除去生物质。本发明的一个特征是，由于减压步骤的相对温和性(从有限的温度降低可以看出)，不需要在减压步骤之前除去生物质。这不仅可以显著节省生物质分离步骤所需设备的购置成本，而且可以显著节省设备的维护费用。此外，在该参考文献中进行的生物质分离步骤本身对生物质的性质而言是有害的。
JP59039293描述了一种醇发酵，其中将部分发酵培养基从发酵反应器中取出，进行闪蒸，并返回到发酵反应器。在该参考文献中，将生物质固定在载体上。当生物质固定在载体上时，发酵反应器中的温度将始终是不均匀的。
US2012/0244587描述了在减压下进行发酵，其中水在发酵过程中蒸发并从反应器中移出，其量为发酵开始时反应器中存在的液体体积的至少20％。该参考文献没有描述从发酵反应器中取出部分发酵培养基，将该流提供给压力容器，并且选择压力，使得与发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，再循环流的温度降低1-8℃的值，并将该流再循环至发酵反应器。
US4349628描述了用于制造挥发性有机组分的发酵方法，其中连续地将一部分发酵培养基提供给分离器，在分离器中通过使发酵培养基经受减压而将乙醇或其他挥发性组分在对微生物无害的温度下蒸发，并将部分或全部剩余部分再循环到发酵罐中。该方法的目的是从***中除去挥发性组分，因为它们对微生物可能是有毒的。这表明待再循环到反应器的材料应具有尽可能高的温度，只要它不影响微生物的存活即可。这与目前要求保护的发明不同，本发明在沸点高于水的产物的发酵中使用水的蒸发来实现温度控制。
下面将更详细地讨论本发明。
通过参考以下附图说明本发明，但本发明不限于此或被其限制。
图1示出了本发明的第一实施方案。
图2示出了本发明的其他实施方案。
在图1中，发酵过程在发酵反应器(1)中进行。可通过管线(2)提供营养素和碳水化合物源。可以通过管线(3)提供中和化合物。显然，可将这些管线组合，或者可以通过单独的管线提供营养素和碳水化合物。所有这些化合物也可以在反应开始时加入反应器中，在这种情况下可以省去这些管线。在发酵过程期间，将包含生物质的部分发酵培养基通过管线(4)从发酵反应器中取出，并提供给压力容器(5)。在压力容器中，水被蒸发并通过管线(7)取出。将得到的经冷却的再循环流通过管线(6)再循环回到发酵反应器。可以通过管线(8)从反应器中取出发酵培养基。这可以连续地、间歇地或在发酵完成时进行，取决于工艺配置。
根据本发明的方法的第一步是在发酵反应器中在水性发酵培养基中在发酵条件下，用能够将碳水化合物转化为发酵产物的微生物来发酵碳水化合物源，其中发酵产物是沸点高于水的盐或产物。发酵产物的性质对于根据本发明的方法并不重要。
在一个实施方案中，本发明涉及制备包含酸的盐的产物的发酵方法。在这些发酵过程中，微生物产生酸，将碱添加到发酵培养基中以将pH保持在所讨论的微生物所需的范围内，并将酸全部或部分转化为其相应的盐。
可通过根据本发明方法制备的酸包括羧酸，特别是选自具有2-8个碳原子的单羧酸、二羧酸和三羧酸的羧酸。实例包括乳酸、丙酸、柠檬酸、苹果酸、马来酸、富马酸、己二酸、琥珀酸、酒石酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸、乙酸、丙烯酸、呋喃-二羧酸(FDCA)、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、3-羟基丙酸、丁酸、3-羟基丁酸、戊酸、异戊酸、己酸、和/或其盐。
在发酵产物在水中具有低溶解度的情况下，例如在低溶解度的酸或盐的情况下，本发明可能特别有吸引力。已发现本发明特别适用于乳酸镁和乳酸钙发酵，特别是乳酸镁。本发明还可能特别适用于FDCA镁和琥珀酸镁。
如上所述，在发酵过程中，酸的形成导致pH降低。为了解决这个问题并将pH保持在微生物可以发挥作用的范围内，通常在发酵过程中加入碱性溶液。合适的碱性溶液包括包含(氢)氧化钙、碳酸钙、碳酸氢钙、(氢)氧化镁、氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾、碳酸镁、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种的溶液。取决于碱的溶解度，上述碱性溶液在碱完全溶解并且溶液不含固体组分的意义上可以是真溶液。然而，碱性溶液也可以是浆液，其除了溶解的碱外还含有固体颗粒。在本说明书中，单词溶液旨在包含上述两种实施方案。
通常，碱性溶液以能有效控制发酵液的pH值为约3至9，更具体地在5.5至约7.0的量加入。
烃源的性质对本发明并不重要。碳水化合物源通常包含糖；(液化的)淀粉；糖浆或干酪乳清；葡萄糖；果糖或半乳糖；或二糖如蔗糖或乳糖；植物来源如生物废物、木材、稻草等的水解产物中的己糖和戊糖中的一种或多种。
选择将导致获得期望发酵产物的微生物和发酵条件完全在本领域技术人员的能力范围内。这不需要在此进一步说明。已经发现，根据本发明的方法对于使用具有相对高的最适温度的微生物的方法特别适用，因为这些微生物可能对该装置中的冷点特别敏感。此外，在较高温度下进行的发酵过程可能对温度失控特别敏感，需要受控冷却。因此，在一个实施方案中，发酵反应器中的温度在30-65℃的范围内，特别是在40-60℃的范围内。反应培养基中的热量有各种原因。它部分地由微生物本身产生，但也通过诸如搅拌器和泵的设备产生。还加入中和剂和进料化合物。本发明允许适当管理反应器温度。
对于其中存在于发酵培养基中的发酵产物的浓度接近于、等于或高于饱和浓度的情况，本发明的方法可能特别适用。在这种情况下，根据本发明的方法防止反应器中出现“冷点”，这可能导致固体发酵产物的不受控制的沉淀。这可导致热交换器结垢，和/或形成具有不均匀粒度或晶体性质的沉淀的固体发酵产物(的晶体)。在一个实施方案中，在发酵过程的至少部分操作时间内，发酵培养基中的发酵产物的浓度为高于70％，特别是高于80％，在一些实施方案中高于90％的饱和浓度。
当发酵培养基在发酵过程的至少部分操作时间内含有固体发酵产物时，本发明可能特别适用，因为这种类型的发酵对例如在反应器中的冷点上的不受控制的结晶特别敏感。在一个实施方案中，在发酵过程的至少20％的操作时间期间，发酵培养基含有至少1vol.％的量的固体发酵产物，基于固体发酵产物相对于发酵培养基的总量计算。
在本文中，发酵过程的操作时间的起点是在将所有培养基组分提供给反应器时的时间点，发酵培养基已经达到发酵条件，例如选择的pH和温度，并且微生物已经提供给反应器。在那个时间点，已经满足了发酵开始的所有条件。发酵过程的操作时间的终点是产物形成基本上停止的时间点，即当在此过程期间，以g/l.h计的产量低于以g/l.h计的产量的最大值的10％。这通常是碳源被耗尽的时候。
固体发酵产物存在于发酵培养基中的操作时间百分比将取决于所讨论的发酵，并且可能远大于20％。通常，在至少部分操作时间期间存在固体发酵产物的情况下，优选固体发酵产物在相对大部分的操作时间期间存在。在这种情况下，发酵是高度浓缩的发酵。存在固体发酵产物的操作时间的百分比可以是至少40％，在一些实施方案中至少60％，有时至少70％，在一些具体实施方案中至少80％，且甚至至少90％。
固体发酵产物的量可在宽范围内变化。如果存在，其可优选以至少5％，在一些实施方案中以至少10％的量存在。作为一般最大值，可以给出50％的值，因为考虑到加工问题，可能难以在更高浓度下进行发酵。固体发酵产物的量可以优选为至多40％，更特别是至多35％。
发酵培养基中的固体发酵产物的浓度可根据以下程序确定：使用微量离心管从发酵液中取出1ml的均质样品。将样品以1300rpm离心2分钟。目测确定固体层的体积百分比。
该固体层包含固体发酵产物和生物质。为了补偿生物质的量，可通过本领域已知的方法分别测定生物质的量，例如，用通过KOH调节至pH 8的0.5N EDTA的溶液将发酵液样品稀释至5vol.％，从其中除去晶体，然后测定该发酵液样品在600nm处的光密度，并将其与标准生物质溶液的OD600nm进行比较。然后，可以通过从上述离心过程中获得的百分比中减去生物质的体积百分比来确定固体发酵产物的体积百分比。
在发酵反应器中进行发酵。已经发现，与不均匀加热和冷却相关的问题与在大反应器体积中进行的发酵特别相关。因此，在一个实施方案中，发酵反应器的尺寸为使得发酵反应器中的发酵培养基的体积为至少100m3。也可以使用更大尺寸的发酵反应器。发酵反应器中的发酵培养基的体积可以是例如至少200m3，或甚至至少400m3。作为一般最大值，可以提及2000m3的值。
发酵反应器可以配备常规的反应器设备，如搅拌器或用于使发酵培养基均质化的其他装置。反应器可能优选不含热交换器。热交换器可能干扰所进行的获得均匀培养基的混合，并且本发明的一个特征是不需要热交换器。
在发酵过程期间，将包含生物质的部分发酵培养基以再循环流的形式从发酵反应器中取出。将包含生物质的再循环流提供给压力容器，其中选择压力，使得通过水的蒸发，与发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，再循环流的温度降低1-8℃的值。将冷却的再循环流返回发酵反应器。
通过压力容器的再循环步骤旨在以均匀的方式在发酵过程中冷却发酵培养基。冷却程度取决于压力容器中的温度降低和通过压力容器再循环的发酵培养基的量。
压力容器在这样的条件下操作，即与发酵培养基的温度相比，再循环流的温度降低1-8℃。小于1℃的温度降低太低而无法实现有意义的冷却。当将培养基再循环到其中时，大于8℃的温度降低可能导致发酵反应器中的温度分布不均匀。
为了实现对于发酵反应器中发酵培养基的适当温度控制，与发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，可能优选的是如果再循环流的温度降低2-5℃的值。通过蒸发水获得压力容器中的温度降低。选择导致期望的温度降低的压力条件在本领域技术人员的能力范围内。
应注意，如在本发明中，发酵产物是沸点高于水的盐或产物，压力容器中不会发生发酵产物的蒸发。如果形成低沸点副产物，则其可能会蒸发，但通过压力容器进行再循环的目的是降低温度，而不是使副产物蒸发。
与发酵反应器的体积相比，压力容器的体积通常相对较小。优选地，它是发酵反应器体积的0.1％至10％。如果压力容器的体积太小，则难以获得足够的冷却。如果压力容器的体积太大，则设备的成本将增加而对该过程没有实质性益处。压力容器的体积可以例如，为0.5至10m3，特别地为1至5m3。
在根据本发明的方法中，再循环时间通常相对较短。较短的再循环时间是优选的，因为再循环部分中微生物处于比反应器中更少的受控条件下。更特别地，再循环时间定义为从发酵反应器中取出一部分发酵培养基至冷却后将上述部分发酵培养基再重新引入反应器之间的时间，其为至多10分钟，特别是至多5分钟。预期更长的再循环时间不会带来益处。最小的再循环时间取决于设备的确切配置，并且不重要。
可以调整再循环频率以获得所需的温度控制。其中，它将取决于压力容器的尺寸和发酵反应器的尺寸。在一个实施方案中，选择再循环频率使得每小时0.1至10倍的发酵反应器体积再循环通过压力容器。可能优选的是每小时0.5至5倍的发酵反应器体积，更特别地，每小时0.5至2倍的发酵反应器体积，通过压力容器再循环。
发酵过程可以是分批过程、补料分批过程或连续过程。根据本发明的方法可以是分批方法、补料分批方法或连续方法。
在一个实施方案中，根据本发明的发酵方法是分批方法。在本说明书中，分批方法定义为这样一种方法，其中在反应开始时将碳源提供给发酵反应器，并且在该方法期间不提供(大部分)碳源。
在一个实施方案中，根据本发明的发酵方法是补料分批方法。在本说明书中，补料分批方法是这样一种方法，其中至少将碳源在反应开始时和反应期间提供给发酵反应器，该方法具有预定的终点，超过该终点，由于例如杂质的积累，发酵不能再继续进行。
在一个实施方案中，根据本发明的发酵方法是连续发酵方法。在本说明书的上下文中，连续发酵方法是这样一种方法，其中至少将碳源在反应开始时和反应期间提供给发酵反应器，其中该方法不具有预定的终点。通常，发酵培养基的总体积或多或少保持恒定。这意味着，鉴于在发酵期间添加碳源导致发酵培养基的体积增加，将在发酵过程中除去反应器内容物。这可以是固体发酵产物和/或液体发酵培养基。原则上，连续发酵可以无限期地运行，尽管在某个时间点将停止以进行装置维护。分批发酵、补料分批发酵和连续发酵的概念是本领域技术人员已知的。
在图1中，示出了实施方案，其中将冷却步骤所需的设备直接连接到发酵反应器。还可以将冷却步骤所需的设备整合到其中除去发酵产物的步骤中。
该过程的一个实施方案在图2中示出。在图2中，发酵过程在发酵反应器(1)中进行。可通过管线(2)提供营养素和碳水化合物源。可以通过管线(3)提供中和化合物。对于图1，可将这些管线组合，或者可以通过单独的管线提供营养素和碳水化合物。也可以在反应开始时将所有这些化合物加入到反应器中，在这种情况下可以省去这些管线。
在发酵过程期间，将包含生物质的部分发酵培养基通过管线(8)从发酵反应器中取出。管线(8)分为管线(81)和管线(82)。管线(81)通向压力容器(5)。在压力容器中，水(5)蒸发并通过管线(7)取出。将得到的经冷却的再循环流通过管线(6)再循环回到发酵反应器。管线(82)含有从该过程中取出的发酵培养基。它可以根据需要加工，例如，通过将其提供给生物质分离装置，然后经受进一步加工步骤，例如除去固体发酵产物(如果存在的话)；以及本领域已知的其他步骤，这些不需要在本文中进行进一步说明。
因此，在一个实施方案中，本发明涉及一种方法，其中
-在发酵过程期间，将包含生物质的发酵培养基流从发酵反应器中取出，
-将流的第一部分提供给压力容器，其中选择压力，使得通过水的蒸发，与发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，流的温度降低1-8℃的值，并将由此形成的流再循环到发酵反应器中，和
-不将流的第二部分提供给压力容器。
如上所述，可以根据需要处理流的第二部分。当该方法以连续方式操作时，该实施方案特别适用。
发酵过程的产物是发酵液，其是包含发酵产物、生物质和任选的其他组分(例如糖、蛋白质和盐等的杂质)的水性液体。
如果需要，可在进一步处理之前使发酵液经受生物质去除步骤，例如过滤步骤。这通常优选用于改善产品质量。取决于产生的发酵产物，另一个中间步骤可以是在除去生物质之前、之后或同时从发酵液中分离固体发酵产物，例如羧酸镁，以及任选地使发酵产物经受洗涤步骤。
取决于产生的发酵产物，另一个中间步骤可以是使发酵液经受浓缩的步骤，以在进一步加工之前增加组合物中的发酵产物的浓度。该步骤可以在除去生物质之前、之后或同时进行。
可以根据需要进行其他中间步骤，例如纯化步骤，这对本领域技术人员来说是显而易见的。
如果发酵产物是羧酸盐，则下一步可以是使羧酸盐进行酸化步骤，以将羧酸盐转化为羧酸。在该步骤中，使羧酸盐与无机酸接触以形成含有羧酸和由羧酸盐的阳离子和无机酸的阴离子形成的盐的水性混合物。合适的无机酸的实例包括盐酸、硝酸、硫酸和磷酸。
有许多方法可以实现该步骤。
酸化步骤通常通过使羧酸盐与无机酸溶液接触来进行。然而，在使用盐酸的情况下，也可以使羧酸盐与气态HCl接触。
羧酸盐可以是固体和/或溶解形式。在一个实施方案中，以固体形式提供羧酸盐。在这种情况下，酸化步骤通过使羧酸盐与酸性溶液接触来进行。由固体形式的羧酸盐制备水性混合物的优点是因此可以获得非常高的羧酸浓度，例如至少15wt％，特别是至少25wt％，至高达例如50wt％，或例如40wt％的浓度。
羧酸盐也可以是溶解形式，通常作为水性溶液的一部分。在这种情况下，酸化步骤可以通过使羧酸盐与酸性溶液或酸性气体接触来进行。
酸化步骤也可以在存在羧酸和羧酸盐的混合物的情况下进行。这种混合物可以例如在低pH发酵中获得。该混合物可以是例如水性悬浮液。
当羧酸盐的酸化通过使其与无机酸溶液接触进行时，该无机酸溶液优选具有尽可能高的酸浓度。如此高的酸浓度将导致具有高羧酸浓度的水性混合物，这是所希望的。因此，基于酸性溶液的总重量，酸性溶液包含至少5wt％，更优选至少10wt％，甚至更优选至少20wt％的酸。
通常使用过量的酸进行酸化。过量的量优选较小，使得所得的水性混合物不是高度酸性的，因为考虑到这种混合物的进一步处理，高度酸性可能是不希望的。例如，所用的过量酸可以是这样的量，其使得所得水性混合物的pH值为2或更低，优选pH值为0-1。
在使用气态HCl的情况下，可以通过使其与羧酸盐溶液或悬浮液接触来使二者发生接触。特别地，可以将HCl气体吹过溶液或悬浮液。
优选地，酸化在75℃或更低的温度下进行。在更高温度下，使设备适应高温下酸性环境的恶劣条件变得不经济。
作为使羧酸盐与无机酸接触的替代方案，还可以通过使盐的溶液与离子交换树脂例如在离子交换柱中接触来将羧酸盐转化为酸。还可以使用模拟移动床色谱法的原理或者通过使羧酸盐溶液进行电渗析来将羧酸盐转化为羧酸。
酸化步骤导致形成包含羧酸和盐的水性液体。任选地，在进行中间处理步骤如浓缩步骤之后，对该水性液体进行分离步骤。
合适的分离步骤是本领域已知的。所用步骤的性质取决于酸的本性和性质。
当羧酸全部或部分地以水性液体中的固体形式存在时，可以使用常规的固-液分离方法如过滤、离心等进行分离。
当羧酸全部或部分地作为水性液体中的单独有机相存在时，可以使用常规的液-液分离方法进行分离，例如倾析、沉降、离心、使用板分离器、使用聚结器，以及使用水力旋流器。可以加入萃取剂以改善分离效率。也可以使用不同方法和装置的组合。
在羧酸溶解在水性液体中的情况下，可以使用例如萃取(通过合适的萃取剂)进行分离。
在根据本发明的方法中存在萃取剂时，萃取剂(extractant)(也可以表示为萃取剂(extraction agent))基本上不与水混溶。使用萃取剂导致在分离步骤期间形成两相体系，其包括含有萃取剂和羧酸的液体有机层和含有溶解的氯化镁氯化物的水性层。
合适的萃取剂的实例是脂族烃和芳族烃，例如烷烃和芳族化合物、酮和醚。也可以使用各种化合物的混合物。
合适的脂族烷烃的实例是C5-C10直链、支链或环状烷烃，例如辛烷、己烷、环己烷、2-乙基-己烷和庚烷。
合适的芳族化合物的实例是C6-C10芳族化合物，例如甲苯、二甲苯和乙苯。
在本发明中，合适的酮的实例是C5+酮，更特别的是C5-C8酮。C5+代表具有至少5个碳原子的酮。不太优选使用C9+酮。已发现使用甲基-异丁基-酮(MIBK)特别有吸引力。
合适的醚的实例是C3-C6醚，例如甲基叔丁基醚(MTBE)和***(DEE)。
萃取后，可根据需要将羧酸与萃取剂分离。在一个实施方案中，这可以通过蒸发除去萃取剂来完成。在另一个实施方案中，可以通过用水或另一种水性液体萃取来从萃取剂中回收羧酸。
在从盐中分离羧酸后，可以根据需要处理羧酸。进一步加工步骤的实例是纯化步骤，例如洗涤、活性炭处理、重结晶、蒸馏和过滤中的一种或多种。当羧酸是乳酸时，它可以转化为丙交酯和PLA。
本领域技术人员清楚的是，除非它们是相互排斥的，否则可以组合本发明的各个方面的优选实施方案。
通过以下实施例进一步说明本发明，但本发明不限于此。
实施例1
乳酸发酵在300L容器中进行，将其与20L压力容器联接以对发酵液提供冷却。使用氢氧化镁溶液控制pH。在发酵过程中，施加1.2m3/h的恒定再循环。使再循环流经受140mbar的真空压力，其为发酵液提供充分的冷却。将液体再循环至发酵液，同时弃去冷凝物。再循环流的温度比发酵容器中的发酵液的温度低2.5℃。将发酵容器中发酵液的温度控制在期望温度内，变化为±0.1℃。再循环时间定义为从发酵反应器中取出一部分发酵培养基至将该部分发酵培养基重新引入发酵反应器中的时间，其为约1分钟。
该实施例表明，通过本发明的再循环操作，通过压力容器中的蒸发控制再循环流的温度，可以将发酵容器中的发酵液的温度控制在期望温度内，并且变化为±0.1℃。

Claims (15)

1.制备发酵产物的方法，该方法包括
-在发酵反应器中在水性发酵培养基中在发酵条件下使用能够将碳水化合物转化为发酵产物的微生物来发酵碳水化合物源，其中所述发酵产物是沸点高于水的盐或产物，
-在发酵过程期间，以再循环流的形式从发酵反应器中取出包含生物质的部分发酵培养基，
-将包含生物质的再循环流提供给压力容器，其中选择压力，使得通过水的蒸发，与所述发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，所述再循环流的温度降低1-8℃的值，
-将经冷却的再循环流再循环至所述发酵反应器。
2.如权利要求1所述的方法，其中与所述发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，所述再循环流的温度降低2-5℃的值。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中压力容器的体积为所述发酵反应器的体积的0.1-10％。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中再循环时间定义为从所述发酵反应器中取出一部分发酵培养基到将取出的发酵培养基重新引入所述反应器的时间，所述再循环时间为至多10分钟，特别是至多5分钟。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发酵产物是沸点高于水的盐或产物。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在至少部分所述发酵过程中，在所述发酵反应器中的发酵培养基中存在固体发酵产物。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发酵反应器中的发酵培养基的体积为至少100m3。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发酵反应器中的发酵培养基的最高温度与最低温度之间的差异为至多8℃，特别是至多5℃，更特别是至多3℃。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中
-在发酵过程期间，将包含生物质的发酵培养基流从发酵反应器中取出，
-将所述流的第一部分提供给压力容器，其中选择压力，使得通过水的蒸发，与发酵反应器中的发酵培养基的温度相比，所述流的温度降低1-8℃的值，并将由此形成的流再循环到发酵反应器中，和
-不将所述流的第二部分提供给所述压力容器。
10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发酵产物是羧酸盐，其选自由具有2-8个碳原子的单羧酸、二羧酸和三羧酸组成的组。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发酵产物是羧酸盐，其经受酸化步骤，以在形成羧酸和无机盐的水性混合物的条件下将羧酸盐转化为羧酸。
12.如权利要求11所述的方法，其中将所述羧酸与所述无机盐分离。
13.如权利要求12所述的方法，其中在分离所述羧酸与所述盐后，将所述羧酸进行纯化步骤，所述纯化步骤例如选自由洗涤、活性炭处理、重结晶、蒸馏和过滤组成的组。
14.如权利要求11-13中任一项所述的方法，其中在所述发酵步骤和所述酸化步骤之间进行生物质去除步骤。
15.如权利要求11-14中任一项所述的方法，其中所述羧酸是乳酸，所述乳酸随后转化为丙交酯或聚丙交酯。
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