Ацетон-бутилова ферментация - Голямата енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 2
Ацетон-бутилова ферментация
Образуването на бутилов алкохол по време на алкохолна и маслена ферментация е забелязано още през 19 век. Но като нов вид ферментация, ацетон-бутиловата ферментация е изследвана подробно едва в началото на 20 век. Въпреки това, той бързо намери своето място в промишлеността поради голямото търсене на ацетон и бутилов алкохол, което особено се увеличи по време на световната война от 1914-1918 г. [16]
Този метод се свежда до освобождаване на царевицата от обвивката, нейното равмолу, разбъркване с гореща вода и стерилизиране на получения разтвор на нишесте. Под въздействието на някои видове микроорганизми - бактерии, които причиняват ацетон-бутилова ферментация, нишестето се превръща в ацетон, етилов и бутилов алкохол, придружено от образуване на газ. Сместа се разделя чрез дестилация на ацетон, етилов алкохол и смес от бутилов алкохол и вода, от която след това се изолира бутилов алкохол. [17]
Практически приложения намират и бактериите от групата на Clostridium. Те се използват в производството на маслена киселина, която е от съществено значение за парфюмерийната индустрия. Ацетон-бутилова ферментация, извършвана от някои видове Clostridium, се използва за производство на ацетон и бутанол в индустриален мащаб. Едно време у нас имаше остра нужда от тези вещества. Тогава беше много по-трудно да се получат химически, отколкото микробиологично. [18]
Бутанолите съществуват като 4 изомера: два първични, вторичен и третичен бутилов алкохол. Те са по-трудни за разтваряне във вода, отколкото по-рано обсъдените алкохоли. Бутанол-1 (пропилкарбинол, лер-н-бутилов алкохол) CH3 - CH2 - CH2 - CH2OH се получава в големи количества по време на ацетон-бутилова ферментация на нишесте и отпадъци, съдържащи нишесте. Също така се получаваот глицерин, манитол и други вещества. Бутанол-1 и неговите естери са отлични разтворители за лакове и смоли и затова се използват в големи количества. [19]
Естествено, методът на ацетон-бутилова ферментация няма да бъде доразвит, тъй като се основава на използването на ценни хранителни продукти. Също така не се планира да се развива производството на бутилов алкохол в заводи за синтетичен каучук, тъй като дивинил скоро ще се получава не от етилов алкохол, а чрез дехидрогениране на бутан. За синтеза на бутилов алкохол се планира да се използва преди всичко методът на оксосинтеза на пропилен или да се произвежда от етилен, ацетилен или синтетичен етилов алкохол. Според проектните данни бутиловият алкохол, получен чрез оксосинтеза, ще струва 3-4 пъти по-евтино от продукта на ацетон-бутилова ферментация. [20]
Австрия, по време на войната от 1914-18 г. производството му е установено в Англия (методът на Фернбах, подобрен от X. Опитът на Англия в производството на ацетон по метода на Вайцман е пренесен в САЩ, където през 1919 г. е създадена специална компания (Commercial Solvent Corporation) за използване на ензимния метод за производство на ацетон от царевица. През 1923 г. същата компания стартира завод в Пеория (Илинойс) - най-големият завод в света за производство на ацетат и но илов алкохол. Процесът е разделен на четири основни етапа: 1) приготвяне на брашно и каша, 2) развитие на ферментационната култура, 3) ферментация и 4) дестилация. В началото целта на производството беше ацетонът, който сам влизаше в бизнеса, а бутиловият алкохол, който се получаваше в двойно повече от ацетона, се смяташе за боклук. В момента бутиловият алкохол се използва широко като първокласен разтворител за нитроцелулозни лакове, използвани в автомобилната ипром-сти на авиационната индустрия. Целият водород и част от въглеродния диоксид се превръщат в синтетичен метанол съгласно реакцията: CO2 3H2 CH3OH H2O, а останалият въглероден диоксид се използва като сух лед. Производството на ацетон-бутил представлява голям интерес и във връзка с разширяването на техн. По отношение на калориите продуктите от ацетон-бутиловата ферментация са еквивалентни на етилов алкохол, получен от същото количество царевица. Но в сравнение с етиловия алкохол те имат значителни предимства, а именно: 1) смес от продукти на ацетон-бутилова ферментация е напълно неподходяща за пиене поради неприятен вкус и мирис и 2) има по-висока калорична стойност, като се брои за единица обем. [21]
Австрия, по време на войната от 1914-18 г. производството му е установено в Англия (методът на Фернбах, подобрен от X. Опитът на Англия в производството на ацетон по метода на Вайцман е пренесен в САЩ, където през 1919 г. е създадена специална компания (Commercial Solvent Corporation) за използване на ензимния метод за производство на ацетон от царевица. През 1923 г. същата компания стартира завод в Пеория (Илинойс) - най-големият завод в света за производство на ацетат и но илов алкохол. Процесът е разделен на четири основни етапа: 1) приготвяне на брашно и каша, 2) развитие на ферментационната култура, 3) ферментация и 4) дестилация. В началото целта на производството беше ацетонът, който сам влизаше в бизнеса, а бутиловият алкохол, който се получаваше в двойно повече от ацетона, се смяташе за боклук. В момента бутиловият алкохол се използва широко като първокласен разтворител за нитроцелулозни лакове, използвани в автомобилната и авиационната индустрия. Целият водород и част от въглеродния диоксид се превръщат в синтетичен метанол съгласно реакцията: CO2 3H2 CH3OH H2O, а останалиятвъглеродният диоксид намира приложение за себе си като сух лед. Производството на ацетон-бутил представлява голям интерес и във връзка с разширяването на техн. По отношение на калориите продуктите от ацетон-бутиловата ферментация са еквивалентни на етилов алкохол, получен от същото количество царевица. Но в сравнение с етиловия алкохол те имат значителни предимства, а именно: 1) сместа от продукти на ацетон-бутилова ферментация е напълно неподходяща за пиене поради неприятен вкус и мирис и 2) има по-висока калорична стойност, като се брои за единица обем. [22]