專利名稱：從可再生資源中純化異戊二烯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及異戊二烯的制備。
背景技術(shù)：
異戊二烯(2-甲基-1，3-丁二烯)是有廣泛應(yīng)用的重要有機(jī)化合物。例如，異戊二烯在許多化學(xué)組合物和聚合物的合成中用作中間體或原料。異戊二烯還是一種由多種植物和動物(包括人類)天然合成的重要生物材料。當(dāng)二十世紀(jì)六十年代早期異戊二烯的立構(gòu)規(guī)整聚合在商業(yè)上變得可行時，異戊二烯便成為順式-1，4-聚異戊二烯合成中使用的重要單體。通過此類立構(gòu)規(guī)整聚合制備的順式-1，4-聚異戊二烯在結(jié)構(gòu)和特性方面與天然橡膠類似。盡管它不完全等同于天然橡膠，但它在多種應(yīng)用中可以用作天然橡膠的替代品。例如，合成順式-1，4-聚異戊二烯橡膠廣 泛用于制造汽車輪胎和其他橡膠產(chǎn)品。對合成順式-1，4-聚異戊二烯橡膠的這種需求消耗了在全球市場中可得的大部分異戊二烯。其余的異戊二烯則用于制備其他合成橡膠、嵌段共聚物和其他化學(xué)產(chǎn)品。例如，用異戊二烯制備丁二烯-異戊二烯橡膠、苯乙烯-異戊二烯共聚物橡膠、苯乙烯-異戊二烯-丁二烯橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物。多年來，已經(jīng)研究了多種用于制備異戊二烯的合成路線。例如，通過將異丁烯與甲醛在催化劑的存在下反應(yīng)而進(jìn)行的異戊二烯合成描述于美國專利3，146，278、美國專利3，437，711、美國專利3，621，072、美國專利3，662，016、美國專利3，972，955、美國專利4，000，209、美國專利4，014，952、美國專利4，067，923和美國專利4，511，751。美國專利3，574，780公開了另一種制備異戊二烯的方法，該方法通過使甲基叔丁基醚與空氣的混合物流過混合氧化物催化劑而制備異戊二烯。甲基叔丁基醚在該催化劑作用下裂解為異丁烯和甲醇。所生成的甲醇接著被氧化成甲醛，然后甲醛與異丁烯在同一催化劑作用下反應(yīng)生成異戊二烯。美國專利5，177，290公開了制備包括異戊二烯在內(nèi)的二烯的方法，其包括在一定反應(yīng)條件下將叔烷基醚和氧氣源的反應(yīng)混合物在兩種功能不同的催化劑作用下反應(yīng)，所述反應(yīng)條件保證足以生成高收率的二烯并且使得叔烷基醚和叔烷基醚分解產(chǎn)物的再循環(huán)量最少。工業(yè)應(yīng)用中使用的異戊二烯通常作為石油或石腦油的熱裂解副產(chǎn)物制備而得，或以其他方式從石化生產(chǎn)過程中提取。這是較為昂貴的能源密集型方法。由于全球?qū)κa(chǎn)品的需求不斷增長，預(yù)期異戊二烯的成本會在長期內(nèi)升至更高的水平并且它的可得性在任何情況下都會受到限制。令人擔(dān)憂的是，未來從基于石化來源提供的異戊二烯將不足以滿足預(yù)計的需求，并且其價格將會升至前所未有的水平。因此，需要從環(huán)保的低成本可再生資源獲得異戊二烯源。最近用可再生資源進(jìn)行異戊二烯的制備已取得了若干進(jìn)展(請參見，例如，國際專利申請公布NO.W02009/076676)用這些制備技術(shù)生產(chǎn)的異戊二烯組合物通常包含數(shù)量不等的作為發(fā)酵流程一部分的雜質(zhì)。例如，發(fā)酵可以生成揮發(fā)性成分，如來自發(fā)酵培養(yǎng)基的水蒸氣、作為呼吸產(chǎn)物的二氧化碳和有氧代謝中的殘余氧氣，以及其他有機(jī)生物副產(chǎn)物。氧氣可能會引發(fā)不需要的異戊二烯化學(xué)反應(yīng)，從而降低收率并生成不期望的反應(yīng)產(chǎn)物。二氧化碳是異戊二烯轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的后續(xù)催化反應(yīng)的已知抑制劑，例如抑制異戊二烯轉(zhuǎn)化為聚合物-如二聚物、三聚物，直至如同合成橡膠之類的很長鏈的聚合物。水蒸氣和其他殘余生物副產(chǎn)物對于使用異戊二烯的許多應(yīng)用而言也是不期望的。因此，期望獲得用可再生資源制備的異戊二烯組合物的純化技術(shù)和方法。本文提及的所有出版物、專利、專利申請和公布的專利申請的公開內(nèi)容全文以引用方式并入本文中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專門地提供了純化可再生資源或類似物中的異戊二烯的方法和設(shè)備以及所得的純化異戊二烯組合物。 在一個方面，提供了純化發(fā)酵罐廢氣中的異戊二烯的方法，其中廢氣包含異戊二烯、揮發(fā)性雜質(zhì)和生物副產(chǎn)物雜質(zhì)，該方法包括將發(fā)酵罐廢氣與包括第一(吸收-汽提-蒸餾)塔柱的設(shè)備中的溶劑接觸，從而形成富含異戊二烯的溶液，該溶液包含溶劑、大部分異戊二烯和大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；和包含大部分揮發(fā)性雜質(zhì)的蒸汽；將富含異戊二烯的溶液從第一塔柱轉(zhuǎn)移至第二塔柱；并且從第二塔柱中的富含異戊二烯的溶液中蒸出異戊二烯，從而形成貧含異戊二烯的溶液，該溶液包含大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；及純化了的的異戊二烯組合物。在一些實施例中，廢氣為生物異戊二烯組合物。在這些實施例的任一個中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含選自H20、C02、N2、H2、⑶和O2的化合物。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含H2OXO2和N2。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含約25至約80摩爾％的0)2、約45至約99摩爾％的N2,并任選地包含小于約50摩爾％的02。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含約40至約60摩爾％的CO2、約65至約99摩爾％的N2,并任選地包含小于約25摩爾％的02。在這些實施例的任一個中，生物副產(chǎn)物雜質(zhì)包含極性雜質(zhì)、非極性雜質(zhì)或半極性雜質(zhì)。在一些實施例中，生物副產(chǎn)物雜質(zhì)包含選自以下的一種、兩種、三種或更多種化合物乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、3-甲基呋喃、2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙烷、順式-和反式-3-甲基-1，3-戊二烯、C5異戊烯醇(如3-甲基-3- 丁烯-I-醇或3-甲基-2-丁烯-I-醇)、2_庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5_三甲基吡啶、2，3，5_三甲基吡嗪、香茅醛、甲硫醇、乙酸甲酯、I-丙醇、雙乙酰、2-丁酮、2-甲基-3-丁烯-2-醇、乙酸乙酯、
2-甲基-I-丙醇、3-甲基-I-正丁醛、3-甲基-2-丁酮、I-丁醇、2-戊酮、3-甲基_1_丁醇、異丁酸乙酯、3-甲基-2- 丁烯醛、乙酸丁酯、3-甲基乙酸丁酯、3-甲基-3- 丁烯-I-基乙酸酷、3_甲基_2_ 丁烯-I-基乙酸酷、(E) -3, 7_ 二甲基-I, 3，6_羊二烯、(Z) -3, 7- 二甲基-1，3，6-辛三烯、(E，E)-3，7，11-三甲基-1，3，6，10-十二烷四烯和(E)-7，11-二甲基-3-亞甲基-1,6,10-十二燒二烯、3-己烯-I-醇、3-己烯-I-基乙酸酯、朽1樣烯、香葉醇(反式-3,7- 二甲基-2，6-辛二烯-I-醇)、香茅醇(3，7- 二甲基-6-辛烯-I-醇)、(E) -3-甲基-1，
3-戊二烯、(Z)-3-甲基-1，3-戊二烯。在一些實施例中，在發(fā)酵的廢氣中，生物副產(chǎn)物的量相對于異戍二烯的量的比率大于約O. 01% (w/w)、或大于約O. 05% (w/w) ο在這些實施例的任一個中，溶劑為非極性高沸點溶劑。在一些實施例中，溶劑具有大于約177°C (350° F)或大于約191°C (375° F)的沸點。在一些實施例中，溶劑在540C (130° F)下具有小于約I. 25或小于約I. I的CO2Ostwald系數(shù)。在一些實施例中，溶劑具有小于約50、或約20至約30、或約23至約27的考立丁醇值。一些實施例中，溶劑具有大于約66°C (150° F)、或約79°C (175° F)至約93°C (200° F)的苯胺點。在一些實施例中，溶劑在40°C下具有小于約2. 5厘沲(cSt)或小于約I. 75厘沲(cSt)的運動粘度。在一些實施例中，溶劑在25°C下具有約20至30達(dá)因/厘米、或約23至27達(dá)因/厘米的表面張力。在一些實施例中，溶劑具有約125至約225、或約140至約200的平均分子量。在一些實施例中，溶劑選自萜烯、石蠟、單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴或它們的混合物。在一些實施例中，溶劑為石蠟(如C10-C20石蠟，如C12-C14石蠟)。在一些實施例中，溶劑為異鏈烷烴，如C12-C14異鏈烷烴。在一些實施例中，溶劑選自基本上類似于Isopar L、Isopar H和Isopar M的溶劑。在一些實施例中，溶劑選自Isopar L、Isopar H和Isopar Μ。在一些實施例中，溶劑基本上類似于Isopar L。在一些實施例中，溶劑為Isopar L。在一些實施例中，溶劑還包含聚合抑制劑。在一些實施例中，聚合抑制劑選自2，2，6，6_四甲基哌啶I-氧基(TEMPO) ；4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶I-氧基(TEMPOL);雙(I-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)癸二酸酯(橋聯(lián)的TEMPO);和叔丁基兒茶酚。在一些實施例中， 相對于異戊二烯的濃度，聚合抑制劑的濃度為約0. 001%至約0. 1% (w/w)。在這些實施例的任一個中，在接觸第一塔柱中的溶劑之前降低發(fā)酵罐廢氣的溫度。在這些實施例的任一個中，在發(fā)酵罐廢氣與第一塔柱中的溶劑接觸之前將發(fā)酵罐廢氣轉(zhuǎn)移至能夠穩(wěn)定廢氣壓力的分離裝置。在這些實施例的任一個中，使發(fā)酵罐廢氣在接觸第一塔柱中的溶劑之前至少部分地冷凝。在這些實施例的任一個中，使發(fā)酵罐廢氣與第一塔柱中的溶劑接觸的步驟包括冷卻送入的溶劑。在將貧溶劑流送入第一塔柱之前將其冷卻，如冷卻至4°C (40° F)。在一些實施例中，使第一(或第二)塔柱的底部流出的料流再沸騰至大于約66°C (150° F)，或大于約91 °C (200° F)。在一些實施例中，底部料流從約93°C (200° F)再沸騰至約135°C (275° F)，或從約110°C (230° F)再沸騰至約121°C (250° F)。再沸騰步驟將從富含異戊二烯的溶劑中汽提揮發(fā)性雜質(zhì)C02。在這些實施例的任一個中，使發(fā)酵罐廢氣與第一塔柱中的溶劑接觸的步驟還包括作為一種替代形式將蒸汽加入第一塔柱中，以使底部料流再沸騰，這在某些操作條件下是必需的。在這些實施例的任一個中，從第二塔柱中的富含異戊二烯的溶液中蒸出異戊二烯的步驟包括作為一種替代形式將蒸汽添加至第二塔柱中，以便進(jìn)行再沸騰。在這些實施例的任一個中，該方法還包括將純化了的貧含異戊二烯的溶液轉(zhuǎn)移到第一塔柱以重新使用。在一些實施例中，該方法還包括純化貧含異戊二烯的溶液，以除去大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；以及將純化的貧含異戊二烯的溶液轉(zhuǎn)移到第一塔柱以重新使用。在一些實施例中，純化貧含異戊二烯的溶液包括用吸附系統(tǒng)處理貧含異戊二烯的溶液。在一些實施例中，吸附系統(tǒng)包含活性炭、氧化鋁、二氧化硅或Selexsorb:>)(得自BASF)。在一些實施例中，吸附系統(tǒng)包含二氧化硅。在一些實施例中，純化貧含異戊二烯的溶液的手段包括蒸餾。在一些實施例中，純化貧含異戊二烯的溶液的手段包括液-液萃取。在這些實施例的任一個中，在除去大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)之前降低貧含異戊二烯的溶液的溫度。在一些實施例中，將貧含異戊二烯的溶液的溫度降至小于約66V (150° F)、或降至小于約38°C (100° F)、或降至小于約24°C (75° F)。在這些實施例的任一個中，該方法包括對純化了的的異戊二烯組合物進(jìn)行進(jìn)一步純化。在一些實施例中，純化異戊二烯的手段包括蒸餾(如在將純化的異戊二烯組合物從第二塔柱轉(zhuǎn)移至回流冷凝器之后)。在一些實施例中，對純化了的的異戊二烯組合物進(jìn)行進(jìn)一步純化包括用吸附系統(tǒng)處理純化了的的異戊二烯組合物。在一些實施例中，吸附系統(tǒng)包含活性炭、氧化鋁、二氧化硅或Sdex sorb00。在一些實施例中，吸附系統(tǒng)包含二氧化硅。在這些實施例的任一個中，該方法還包括從蒸汽中除去小部分的異戊二烯(如果存在)。在一些實施例中，除去小部分的異戊二烯(如果存在)包括用吸附系統(tǒng)處理蒸汽。在一些實施例中，吸附系統(tǒng)包含活性炭、氧化鋁、二氧化硅或Selexsorb 。在一些實施例中，吸附系統(tǒng)包含活性炭。 在這些實施例的任一個中，在大于大氣壓的壓力下向第一塔柱提供發(fā)酵罐廢氣。在這些實施例的任一個中，純化的異戊二烯組合物具有大于約90%、或大于約95%、或大于約99%的純度。在這些實施例的任一個中，相對于發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物雜質(zhì)，純化的異戊二烯組合物包含小于約25%、或小于約10%、或小于約5%的生物副產(chǎn)物雜質(zhì)。在這些實施例的任一個中，相對于發(fā)酵罐廢氣的揮發(fā)性雜質(zhì)，純化的異戊二烯組合物包含小于約2. 5%的水以及小于O. 25%、或小于約O. 10%、或小于約O. 05%的C02、O2
和N2雜質(zhì)。在另一方面，提供了可用本文所述方法的任一種制備的純化異戊二烯組合物。在一些實施例中，提供了用本文所述方法的任一種制備的純化異戊二烯組合物。在另一方面，提供了異戊二烯組合物。在一些實施例中，該組合物包含異戊二烯和生物副產(chǎn)物雜質(zhì)，其中生物副產(chǎn)物雜質(zhì)包含C5烴，并且相對于C5烴的重量具有大于約99. 94%的異戊二烯(w/w)，相對于異戊二烯的重量具有小于約O. 05%的生物副產(chǎn)物(w/w)。在一些實施例中，生物副產(chǎn)物包含一種或多種上文所列的化合物，所述化合物包括選自以下的那些2-庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、香茅醛、乙醛、甲硫醇、乙酸甲酯、I-丙醇、雙乙酰、2-丁酮、2-甲基-3-丁烯-2-醇、乙酸乙酯、
2-甲基-I-丙醇、3-甲基-I-正丁醛、3-甲基-2- 丁酮、I- 丁醇、2-戊酮、3-甲基-I- 丁醇、異丁酸乙酯、3-甲基-2-丁烯醛、乙酸丁酯、3-甲基乙酸丁酯、3-甲基-3-丁-I-烯乙酸酷、3_ 甲基 _2_ 丁 -I-稀乙酸酷、(E) -3, 7_ 二甲基-I, 3，6_ 羊二烯、(Z) -3, 7- 二甲基-I, 3,
6-辛三烯和2，3-環(huán)庚烯醇吡啶。在一些實施例中，相對于組合物的重量，組合物包含小于約5%的揮發(fā)性雜質(zhì)。在一些實施例中，相對于組合物的重量，組合物包含大于約95%的異戊二烯。


圖I為如本文所述純化異戊二烯的方法和相關(guān)設(shè)備的示意圖。圖2為異戊二烯吸收效率的曲線圖。
圖3為異戊二烯/溶劑組合物的分析。圖4示出了圖3的細(xì)節(jié)。圖5為從溶液中回收的異戊二烯的曲線圖。圖6為進(jìn)一步純化異戊二烯的方法和相關(guān)設(shè)備的示意圖。圖7為異戊二烯中的雜質(zhì)的曲線圖。圖8為二甲基二硫醚雜質(zhì)的濃度隨時間變化的曲線圖。圖9為二甲基二硫醚濃度隨時間變化的另一個曲線圖。
具體實施方式

本公開專門地提供了用于從可再生資源中純化異戊二烯的方法和設(shè)備。這些方法可以使用一個或多個蒸餾塔柱除去由于發(fā)酵而產(chǎn)生的揮發(fā)性和/或生物副產(chǎn)物雜質(zhì)。我們已確定了使用溶劑(如非極性溶劑)并采用可提供具有顯著提高的純度的異戊二烯的吸收和汽提方法純化由可再生資源生成的發(fā)酵罐廢氣中的異戊二烯的方法。本文所述的純化異戊二烯組合物尤其適用于傳統(tǒng)上使用石油基異戊二烯的應(yīng)用，如聚合，并用作多種所需化學(xué)組合物的合成原料。因此，在一個方面，提供了從發(fā)酵罐廢氣中純化異戊二烯的方法，該方法包括使發(fā)酵罐廢氣與吸收塔柱中的溶劑接觸，從而形成富含異戊二烯的溶液，該溶液包含溶劑和大部分異戊二烯；和包含大部分揮發(fā)性雜質(zhì)的蒸汽。在一些實施例中，該方法還包括從第二塔柱中的富含異戊二烯的溶液蒸出異戊二烯，從而形成貧含異戊二烯的溶液，該溶液包含大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；和純化了的的異戊二烯組合物。另外還提供了純化的異戊二烯組合物。除非本文另外指明，否則本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語都具有與本發(fā)明所涉及領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。如本文所用，除非上下文明確指明，否則單數(shù)術(shù)語“一”、“一個”、“所述”包括復(fù)數(shù)含義。本說明書中給出的每個上限值旨在包括所有較它為低的限值，一如此類限值被明確寫出一樣。本說明書中給出的每個下限值將包括所有較它為高的限值，一如此類限值被明確寫出一樣。本說明書中給出的每個數(shù)值范圍將包括屬于此類較寬數(shù)值范圍的每個較窄數(shù)值范圍，一同此類較窄數(shù)值范圍全部明確寫出于本文一樣。術(shù)語“異戊二烯”是指2-甲基-1，3- 丁二烯(CAS#78-79_5)。異戊二烯可以作為通過從3，3_ 二甲基烯丙基焦磷酸酯(DMAPP)中除去焦磷酸酯而獲得的直接和最終揮發(fā)性C5烴產(chǎn)物來制備，并且不涉及一個或多個IPP分子與一個或多個DMAPP分子的連接或聚合。除非本文另外指明，否則術(shù)語“異戊二烯” 一般并不旨在限于它的制備方法。如本文所用，“生物制備的異戊二烯”或“生物異戊二烯”是指用任何生物方法制備的異戊二烯，如用遺傳工程細(xì)胞培養(yǎng)物、天然微生物、植物或動物制備。與由石化來源制備的異戊二烯相比，生物異戊二烯組合物通常包含更少的烴雜質(zhì)，并且通常只需要很少的處理就可以具有聚合等級的性質(zhì)。生物異戊二烯組合物還具有與石化制備的異戊二烯組合物不同的雜質(zhì)分布。盡管可以通過分餾石油獲得異戊二烯，但該材料的純化昂貴而且耗時。C5烴流的石油裂解僅生成約15%的異戊二烯。也可以用多種微生物、植物和動物物種自然生成異戊二烯。具體地講，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩種進(jìn)行異戊二烯生物合成的途徑甲羥戊酸(MVA)途徑和非甲羥戊酸(DXP)途徑。生物反應(yīng)器中的遺傳工程細(xì)胞培養(yǎng)物已能夠以更高效率、更大數(shù)量、更高純度和/或?qū)Ｒ坏碾s質(zhì)分布來制備異戊二烯，如國際專利申請公布No. W02009/076676 ;美國專利申請 No. 12/496，573、12/560，390、12/560，317、12/560，370、12/560，305 和 12/560，366 ;以及美國臨時專利申請 No. 61/187，930,61/187, 934 和61/187，959 中所述。粗制生物異戊二烯組合物與衍生自石油的異戊二烯(在本文中稱為“石油異戊二烯”)組合物不同，生物異戊二烯組合物基本上不含通常存在于石油異戊二烯組合物中的任何造成污染的不飽和C5烴，例如但不限于1，3_環(huán)戊二烯、反式-1，3-戊二烯、順式_1，3-戍二烯、1,4-戍二烯、I-戍炔、2-戍炔、3-甲基-I- 丁炔、戍-4-烯-I-炔、反式-戊-3-烯-I-炔和順式-戊-3-烯-I-炔。如果本文所述的生物異戊二烯原料組合物中存在任何造成污染的不飽和C5烴，那么它們的含量也要比在石油異戊二烯組合物中的含量低。但與高度純化的石油異戊二烯相比，粗制生物異戊二烯也可能具有更高含量的某·些C5烴。考慮到它們與異戊二烯具有結(jié)構(gòu)相似性并且可以充當(dāng)聚合反應(yīng)催化劑的毒物，這些雜質(zhì)中的若干問題尤為突出。如下文所述，生物制備的異戊二烯組合物不必進(jìn)行昂貴的純化就可以基本上不含任何造成污染的不飽和C5烴。此外，用碳指紋技術(shù)可以區(qū)別生物異戊二烯與石油異戊二烯。在一個方面，生物異戊二烯具有比石油異戊二烯更高的放射性碳-H(14C)含量或更高的14C/12C比率。生物異戊二烯由可再生的碳源制備而成，因此生物異戊二烯中的14C含量或14C/12C比率與當(dāng)前大氣環(huán)境中相同。另一方面，石油異戊二烯衍生自幾千至幾百萬年前沉積的化石燃料，因此由于放射性衰變，14C含量或14c/12c比率有所降低。如本文所詳述，與衍生自石油異戊二烯的燃料產(chǎn)物相比，衍生自生物異戊二烯的燃料產(chǎn)物具有更高的14C含量或14c/12c比率。在一個實施例中，本文所述的衍生自生物異戊二烯的燃料產(chǎn)物具有與大氣環(huán)境中類似的14C含量或14c/12c比率。在另一方面，可以用穩(wěn)定碳同位素比率(13c/12c)分析性地區(qū)分生物異戊二烯與石油異戊二烯，該比率可以報告為用符號S13C表示的“Λ值”。例如，對于通過從石油精煉廠萃取蒸餾C5料流而獲得的異戊二烯而言，S13C為約-22%。至約-24%。。此范圍通常適用于衍生自石油的輕質(zhì)不飽和烴，衍生自石油基異戊二烯的產(chǎn)物通常包含具有相同S 13C的異戊二烯單元。通過對具有極少量其他含碳營養(yǎng)素(如酵母提取物)的玉米衍生葡萄糖(δ 13C-IO. 73%。)進(jìn)行發(fā)酵而制備的生物異戊二烯可生成能聚合為具有-14. 66%。至-14. 85%。的S13C的聚異戊二烯的異戊二烯。由此類生物異戊二烯制備的產(chǎn)物預(yù)期具有比衍生自石油基異戊二烯較高的S 13C值。另外，生物異戊二烯組合物與石油異戊二烯組合物的不同之處還在于生物異戊二烯組合物包含在石油異戊二烯組合物中不存在或含量低得多的其他生物副產(chǎn)物，例如包含極性雜質(zhì)，如醇、醛、酮等。生物副產(chǎn)物可以包括但不限于乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、3-甲基呋喃、2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙烷、順式-和反式-3-甲基-1，3-戊二烯、C5異戊烯醇(如3-甲基-3- 丁烯-I-醇或3-甲基-2- 丁烯-I-醇)、2_庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、香茅醛、甲硫醇、乙酸甲酯、I-丙醇、雙乙酰、2-丁酮、2-甲基-3-丁烯-2-醇、乙酸乙酯、2-甲基-I-丙醇、3-甲基-I-正丁醛、3-甲基-2-丁酮、I-丁醇、2-戊酮、3-甲基-I-丁醇、異丁酸乙酯、3-甲基-2- 丁烯醛、乙酸丁酯、3-甲基乙酸丁酯、3-甲基-3- 丁烯-I-基乙酸酯、3-甲基-2-丁稀 _1_ 基乙酸酷、(E)-3, 7_ 二甲基-I, 3,6_ 羊二稀、(Z)-3, 7_ 二甲基-I, 3,6_ 羊二稀、2,3-環(huán)庚烯醇吡啶、3-己烯-I-醇、3-己烯-I-基乙酸酯、檸檬烯、香葉醇(反式_3，7- 二甲基-2，6-辛二烯-I-醇)、香茅醇(3，7-二甲基-6-辛烯-I-醇)或線性異戊二烯聚合物(如衍生自多個異戊二烯單元聚合反應(yīng)的線性異戊二烯二聚體或線性異戊二烯三聚體)。如本文所述，生物異戊二烯組合物可以另外包含發(fā)酵期間獲得的相當(dāng)量的一種或多種揮發(fā)性雜質(zhì)(如02、N2、H20、C02)?？扇〉氖侨绫疚牡姆椒ㄖ兴鰪纳锂愇於┲谐ミ@些化合物中的一種或多種(如極性化合物和/或揮發(fā)性雜質(zhì))。除非根據(jù)上下文另有定義，否則“大部分”意指大于50% (按重量計)的含量。例如，大部分異戊二烯是指大于50 %的所提及的異戊二烯。在一些實施例中，大部分是按重量計大于 60%,70%,75%,80%,90%,95%^； 99%。如本文所用，“純化的異戊二烯組合物”是指與發(fā)酵罐廢氣中存在的一種或多種組分的至少一部分(如，揮發(fā)性雜質(zhì)和/或生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的一部分)分離了的的異戊二烯 組合物。純化的異戊二烯組合物可以任何相或相的混合物形式存在，例如完全氣相(如，具有一種或多種其他組分的異戊二烯氣體)、完全液相(如，具有0、1、2或更多種組分的含異戊二烯的溶液)、固相或它們的混合物。在一些實施例中，純化的異戊二烯組合物為至少約20重量％，不含除異戊二烯之外的組分。在多個實施例中，純化的異戊二烯組合物的純度按重量計為至少或約 25%、30%、40%、50%、60%、70%、75%、80%、90%、95%、98%或99%?？梢杂萌魏魏线m的方法分析純度，如，柱層析、HPLC分析或GC-MS分析。如本文所用，“生物副產(chǎn)物”或“生物副產(chǎn)物雜質(zhì)”是指除異戊二烯和甲烷之外、與生物發(fā)酵流程相關(guān)并在提及的發(fā)酵罐廢氣中與異戊二烯一起獲得的一種或多種有機(jī)化合物。如本文所用，“揮發(fā)性雜質(zhì)”是指在提及的發(fā)酵罐廢氣中發(fā)現(xiàn)的、在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下為氣態(tài)的甲烷和/或一種或多種無機(jī)化合物。除非另有定義，否則本文所用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語都是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的意思。Singleton, et al. ,Dictionary of Microbiology and MolecularBiology, 2nd ed. , John Wiley and Sons, New York (1994) (Singleton 等人，微生物學(xué)和分子生物學(xué)詞典，第二版，John Wiley and Sons出版社,紐約(1994年))JPHale & Marham,The Harper Collins Dictionary of Biology, Harper Perennial, N. Y. (1991) (HaleMarham,生物學(xué)辭典，Harper Perennial出版社,紐約(1991年))為技術(shù)人員提供了本文所用許多術(shù)語的通用詞典。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于所述的具體方法、規(guī)程和試劑，它們可以有所不同。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將了解，也可以用類似于或等同于本文所述方法和材料的任何方法和材料實施或測試本發(fā)明。本文提供的標(biāo)題并不排除本發(fā)明的其它各個方面或?qū)嵤├?，這些方面或?qū)嵤├伎梢越鍖φf明書做整體參考而獲致。如本文所用，除非另外明確指明，否則術(shù)語“一”、“一個”等是指一個或多個。對本文中的“約”值或參數(shù)的參考包括(并描述)涉及該值或參數(shù)自身的實施例。例如，涉及“約X”的描述包括“X”的描述。數(shù)值范圍包括限定該范圍的端值在內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的本發(fā)明的方面和實施例還包括“包含”、“由其組成”和“基本上由其組成”的各個方面和實施例。
_0] 異戊二烯純化本文提供了富集和/或純化異戊二烯的方法。在一些實施例中，異戊二烯來自發(fā)酵罐廢氣。在一個方面，提供了從發(fā)酵罐廢氣中純化異戊二烯的方法，其中廢氣包含異戊二烯和揮發(fā)性雜質(zhì)。在一個實施例中，提供了從發(fā)酵罐廢氣中純化異戊二烯的方法，其中廢氣包含異戊二烯和揮發(fā)性雜質(zhì)，該方法包括使發(fā)酵罐廢氣與吸收塔柱中的溶劑接觸，從而形成富含異戊二烯的溶液，該溶液包含溶劑和大部分異戊二烯；和包含大部分揮發(fā)性雜質(zhì)的蒸汽。在一個方面，提供了從包含異戊二烯和生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的溶液中純化異戊二烯的方法。在一個實施例中，提供了從包含異戊二烯和生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的溶液中純化異戊二烯的方法，該方法包括從塔柱中的溶液蒸出異戊二烯，從而形成貧含異戊二烯的溶液，該 溶液包含大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；及純化了的的異戊二烯組合物。 在一個方面，提供了從發(fā)酵罐廢氣中純化異戊二烯的方法，其中廢氣包含異戊二烯、揮發(fā)性雜質(zhì)和生物副產(chǎn)物雜質(zhì)，該方法包括(a)使發(fā)酵罐廢氣與第一塔柱中的溶液接觸，從而形成富含異戊二烯的溶液，該溶液包含溶劑、大部分異戊二烯和大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；和包含大部分揮發(fā)性雜質(zhì)的蒸汽；(b)使富含異戊二烯的溶液從第一塔柱轉(zhuǎn)移至第二塔柱；以及(C)從第二塔柱中的富含異戊二烯的溶液蒸出異戊二烯，從而形成貧含異戊二烯的溶液，該溶液包含大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；及純化了的的異戊二烯組合物。圖I示出了純化異戊二烯的示例性方法和示例性設(shè)備。可用本領(lǐng)域的任何方法從可再生資源(如碳源)生成包含異戊二烯的發(fā)酵罐廢氣，例如美國臨時專利申請No. 61/187，944中所述，該專利申請的內(nèi)容以引用方式并入本文中，尤其是與生成包含異戊二烯的發(fā)酵罐廢氣的方法相關(guān)的內(nèi)容。一個或多個單獨的發(fā)酵罐12(如，1、2、3、4、5、6、7、8或更多個串聯(lián)和/或并聯(lián)的發(fā)酵罐)中生成的發(fā)酵罐廢氣可引導(dǎo)至第一塔柱14。如下文所述，發(fā)酵罐廢氣可以被引導(dǎo)通過分離裝置16和/或由壓縮裝置壓縮，如壓縮系統(tǒng)18。另夕卜，發(fā)酵罐廢氣的溫度可以任選地在任何時間降低，例如，以便在與溶劑(有助于溶解一種或多種廢氣組分，如異戊二烯)接觸之前形成冷凝物或部分冷凝物。發(fā)酵罐廢氣可以在塔柱14處與溶劑(如，本文所述的任何溶劑，例如非極性高沸點溶劑)接觸(如，被吸收)。將溶劑(尤其是非極性高沸點溶劑)中更不容易吸收的揮發(fā)性雜質(zhì)與剩余的溶劑/發(fā)酵罐廢氣混合物分離，得到包含大部分揮發(fā)性雜質(zhì)的蒸汽(如，從端口 20處離開)，以及具有大部分異戊二烯和大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的富含異戊二烯的溶液(如，在端口 22處)。氣提蒸汽流可以由有助于將揮發(fā)性雜質(zhì)與剩余溶液分離的任何合適裝置(如，第一塔柱中發(fā)酵罐廢氣進(jìn)料點下方的蒸汽噴射或重沸器裝置23)提供。蒸汽可以被引導(dǎo)通過塔柱(在任何合適的位置處，如圖I所示)，以提供有助于去除揮發(fā)性雜質(zhì)的吹掃蒸汽相。具有大部分異戊二烯和大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的富含異戊二烯的溶液(如，端口22處)可以引導(dǎo)至第二塔柱24。第二塔柱可以是與第一塔柱14(如圖I所示)分離的，也可以是包括第一和第二塔柱的統(tǒng)一塔柱的一部分(如，串聯(lián)塔柱，其中溶劑從一端處或附近進(jìn)入第一塔柱，并從相對端處或附近離開第二塔柱)。異戊二烯可以從第二塔柱的富含異戊二烯的溶液中氣提，得到純化的異戊二烯組合物(如，端口 26處)和包含大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的貧含異戊二烯的溶液(如，端口 28處)?？梢韵虻诙刑砑诱羝兄趶氖Ｓ嗟娜芤褐袣馓岙愇於?。蒸汽可以被引導(dǎo)通過塔柱(在任何合適的位置處，如富含異戊二烯的溶液的進(jìn)入點的相對端和/或貧含異戊二烯的溶液的離開端附近，如圖I所示)。如本文所述，塔柱可以是常規(guī)塔柱并且可以具有任何合適的尺寸。示例性塔柱類型可從包括Koch Modular Process Systems公司(新澤西州帕拉默斯)(Koch Modular Process Systems (Paramus, NJ))、福陸公司(德克薩斯州歐文)(FluorCorporation (Irving, TX))、美國庫尼公司(北卡羅來納州芒特霍利)(Kuhni USA (MountHolly, NC))在內(nèi)的制造商處商購獲得。通常，將塔柱設(shè)計為可使蒸汽/液體接觸最大化，以實現(xiàn)所需的效率。通過在塔柱中填充填料或沿著塔柱以規(guī)則間距隔開的塔板可實現(xiàn)這一點。合適的填料包括基于金屬、玻璃、聚合物和陶瓷材料的無規(guī)和結(jié)構(gòu)化填料類型。示例性的無規(guī)填料類型包括拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、A-PAK環(huán)、鞍形環(huán)、Pro-Pak, Heli-Pak、陶瓷鞍和FLEXIRINGS: 。結(jié)構(gòu)化填料包括絲網(wǎng)和穿孔金屬板型材料。專業(yè)生產(chǎn)塔柱填料的制造商包括 ACS Separations & Mass-Transfer Products (德克薩斯州休斯敦(Houston,TX)) > Johnson Bros. Metal Forming Co.(伊利諾伊州伯克利(Berkeley, IL))和 KochGlitsch, Inc. Knight Div.(俄亥俄州東坎頓(East Canton, OH))。汽提柱的效率以理論 塔板高度和柱中塔板的總數(shù)表示。通常，理論塔板越多，柱的效率越高。實驗室用柱可購自Ace Glass (新澤西州瓦恩蘭(Vineland，NJ))、西格瑪奧德里奇公司(密蘇里州圣路易斯)(Sigma-Aldrich(St. Louis,MO))和 Chemglass (新澤西州瓦恩蘭(Vineland,NJ))。合適的玻璃柱類型包括Vigreux、Snyder、Hemple和穿孔板型柱。塔柱可以包括填料或包含設(shè)計用于最大化蒸汽/液體接觸的特征。實驗室用滌氣器(部件號CG-1830-10)得自Chemglass，它由填充的玻璃柱、溶劑貯存器和溶劑再循環(huán)泵組成。來自第二塔柱24的純化異戊二烯組合物(如，在端口 26處離開)可以用任何合適的裝置(如，使用回流冷凝器34和/或吸附系統(tǒng)36，如二氧化硅吸附系統(tǒng))進(jìn)一步純化?；亓骺梢詼p少異戊二烯產(chǎn)物中的溶劑組份。貧含異戊二烯的溶液可以循環(huán)返回至第一塔柱以重新使用(如，如圖I所示，在端口 30處)。貧含異戊二烯的溶液在循環(huán)至第一塔柱14之前可以用任何合適的裝置(如，液-液萃取和/或吸附系統(tǒng)32，如二氧化硅吸附系統(tǒng))進(jìn)行純化，以減少生物副產(chǎn)物的量。另外，在循環(huán)至第一塔柱14之前(S卩，任選地純化異戊二烯溶液之前、同時和/或之后)可以用任何合適的裝置降低貧含異戊二烯的溶液的溫度。圖I示出了在純化貧含異戊二烯的溶液(在這種情況下，使用冷卻劑降溫)之前在端口 40處降低貧含異戊二烯的溶液的溫度的實例。在一個實施例中，冷卻裝置直接連接到系統(tǒng)32的下游，以提供額外的冷卻。另外，在溶液冷卻并返回第一塔柱14頂部之前，可以對來自第二塔柱24的貧含異戊二烯的溶劑進(jìn)行相分離，以除去水；該相分離裝置可以直接連接在端口 40下面。另外，來自冷凝器34的冷凝水和異戊二烯可以用直接連接到冷凝器34下游的類似相分離裝置進(jìn)行類似的相分離，以除去水。因此，只有異戊二烯相返回第二塔柱。在每種情況下，來自相分離裝置的水為廢液流。包含大部分揮發(fā)性雜質(zhì)的蒸汽(如，在圖I中的端口 20處離開的蒸汽)可以包含小部分異戊二烯(即，未保留在富含異戊二烯的溶液中的殘余異戊二烯)。殘余的異戊二烯可以用任何合適的裝置(如，吸附系統(tǒng)38，如活性炭吸附系統(tǒng))從包含大部分揮發(fā)性雜質(zhì)的蒸汽中收集，并且在一些情況下，如圖I所示，殘余的異戊二烯可以與純化的異戊二烯組合物混合(如，在額外的純化之前、期間或之后，如類似于系統(tǒng)36的吸附系統(tǒng))。圖I還示出了可選的捕集裝置42 (如，熱氧化劑和/或CO2捕集系統(tǒng))，它能夠減少從蒸汽釋放到大氣中的不可取的組分(如，CO2)的量。發(fā)酵罐廢氣本文方法可用的制備包含異戊二烯的發(fā)酵罐廢氣的技術(shù)描述于，例如，國際專利申請公布 No. W02009/076676 ;美國專利申請 No. 12/496，573、12/560，390、12/560，317、12/560，370、12/560，305 和 12/560，366 ;以及美國臨時專利申請 No. 61/187，930、61/187，934和61/187，959中所述。具體地講，這些組合物和方法提高了異戊二烯的生產(chǎn)速率并增加制備的異戊二烯的量。如下文所詳述，可以用培養(yǎng)物中的細(xì)胞制備發(fā)酵罐廢氣。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞能夠生成每小時每克細(xì)胞濕重大于約400納摩爾的異戍二烯(nmol/gwcm/hr)。在一些實施例中，細(xì)胞具有(i)編碼異戊二烯合成酶多肽并(ii)可操作地連接至啟動子的異 源核酸。在一些實施例中，細(xì)胞在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基包含碳源，例如但不限于碳水化合物、甘油、二羥基丙酮、一碳源、油、動物脂、動物油、脂肪酸、脂質(zhì)、磷脂、甘油脂、單甘油酯、甘油二酯、甘油三酯、可再生的碳源、多肽(如，微生物或植物蛋白質(zhì)或肽)、酵母提取物、來自酵母提取物的組分，或上述兩種或更多種的任何組合。在一些實施例中，細(xì)胞在限制的葡萄糖條件下進(jìn)行培養(yǎng)。適于細(xì)菌培養(yǎng)物的維持和生長的材料和方法是本領(lǐng)域所熟知的。示例性的技術(shù)可以參見Manual of Methods for General Bacteriology Gerhardt et al. , eds) ,AmericanSociety for Microbiology, Washington, D. C. (1994)(普通細(xì)菌學(xué)方法手冊，Gerhardt等人編，美國微生物學(xué)會，華盛頓，1994年)或Brock in Biotechnology A Textbookof Industrial Microbiology, Second Edition(1989)Sinauer Associates, Inc.,Sunderland, MA(生物技術(shù)工業(yè)微生物學(xué)教材，第二版(1989年)，Sinauer Associates,Inc.出版社，馬薩諸塞州桑德蘭)，其全文各自以引用方式并入本文中，尤其是與細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容?？刹捎脴?biāo)準(zhǔn)細(xì)胞培養(yǎng)條件培養(yǎng)細(xì)胞(請參見，例如，國際專利公布WO2004/033646和其中引用的參考文獻(xiàn)，其全文各自以引用方式并入，尤其是與細(xì)胞培養(yǎng)和發(fā)酵條件相關(guān)的內(nèi)容)。細(xì)胞在合適的溫度、氣體混合物和PH條件下生長和維持(如約20至約37°C，約6%至約84%的CO2和介于約5至約9之間的pH)。在一些實施例中，細(xì)胞在35°C下在合適的細(xì)胞培養(yǎng)基中生長。在一些實施例中，如，在大約28°C下、在震蕩培養(yǎng)或發(fā)酵罐的合適培養(yǎng)基中培養(yǎng)培養(yǎng)物，直到獲得所需的異戊二烯生產(chǎn)量。在一些實施例中，用于發(fā)酵的pH范圍介于約pH 5. O至約pH 9. O之間(如約pH 6. O至約pH 8. O、或約6. 5至約7.0)。反應(yīng)可以根據(jù)宿主細(xì)胞的要求在有氧、缺氧或無氧條件下進(jìn)行。給定絲狀真菌的示例性培養(yǎng)條件是本領(lǐng)域已知的，并且可參見科學(xué)文獻(xiàn)和/或得自真菌來源，如美國典型培養(yǎng)物保藏中心和真菌遺傳學(xué)資源中心。在多個實施例中，用任何已知的發(fā)酵模式培養(yǎng)細(xì)胞，如分批、分批補料或連續(xù)工藝。在一些實施例中，使用分批發(fā)酵法。傳統(tǒng)的分批發(fā)酵在封閉系統(tǒng)中進(jìn)行，其中培養(yǎng)基組合物在發(fā)酵開始時設(shè)定，并且在發(fā)酵過程中不進(jìn)行人為改變。因此，在發(fā)酵開始時，為細(xì)胞培養(yǎng)基接種所需的宿主細(xì)胞，并在不向系統(tǒng)添加任何物質(zhì)的情況下令其進(jìn)行發(fā)酵。然而，通?！胺峙卑l(fā)酵是針對添加碳源而言的分批，常在控制因素如PH和氧氣濃度下進(jìn)行嘗試。在分批系統(tǒng)中，系統(tǒng)的代謝物和生物質(zhì)組成不斷改變，直到發(fā)酵停止時。在分批培養(yǎng)中，細(xì)胞逐漸通過靜態(tài)遲滯期進(jìn)入高速對數(shù)生長期，并最終到達(dá)生長速率降低或停止的穩(wěn)定期。在一些實施例中，對數(shù)期中的細(xì)胞負(fù)責(zé)大部分異戊二烯生產(chǎn)。在一些實施例中，穩(wěn)定期中的細(xì)胞生產(chǎn)異戊二烯。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞能夠?qū)⒓?xì)胞培養(yǎng)基中超過約O. 002%的碳轉(zhuǎn)化成異戊二烯。在一些實施例中，細(xì)胞具有(i)編碼異戊二烯合成酶多肽并(ii)可操作地連接至啟動子的異源核酸。在一些實施例中，細(xì)胞在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基包含碳源，例如但不限于碳水化合物、甘油、二羥基丙酮、一碳源、油、動物脂、動物油、脂肪酸、脂質(zhì)、磷脂、甘油脂、單甘油酯、甘油二酯、甘油三酯、可再生的碳源、多肽(如，微生物或植物蛋白質(zhì)或肽)、酵母提取物、來自酵母提取物的組分，或上述兩種或更多種的任何組合。在一些實施例中，細(xì)胞在限制的葡萄糖條件下進(jìn)行培養(yǎng)。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞包含編碼異戊二烯合成酶多肽的異源核酸。在 一些實施例中，細(xì)胞具有(i)編碼異戊二烯合成酶多肽并(ii)可操作地連接至啟動子的異源核酸。在一些實施例中，細(xì)胞在培養(yǎng)基中培養(yǎng)，培養(yǎng)基包含碳源，例如但不限于碳水化合物、甘油、二羥基丙酮、一碳源、油、動物脂、動物油、脂肪酸、脂質(zhì)、磷脂、甘油脂、單甘油酯、甘油二酯、甘油三酯、可再生的碳源、多肽(如，微生物或植物蛋白質(zhì)或肽)、酵母提取物、來自酵母提取物的組分，或上述兩種或更多種的任何組合。在一些實施例中，細(xì)胞在限制的葡萄糖條件下進(jìn)行培養(yǎng)。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞在穩(wěn)定期內(nèi)產(chǎn)生的異戊二烯的量(例如產(chǎn)生的異戊二烯的總量或每升肉湯每小時每0D_產(chǎn)生的異戊二烯的量)大于或為生長期相同時間內(nèi)產(chǎn)生的異戊二烯的量的約2或更多倍。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞只能在穩(wěn)定期產(chǎn)生異戊二烯。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞在生長期和穩(wěn)定期均能產(chǎn)生異戊二烯。在多個實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞在穩(wěn)定期產(chǎn)生的異戊二烯的量大于或為生長期相同時間內(nèi)產(chǎn)生的異戊二烯的量的約2、3、4、5、10、20、30、40、50或更多倍。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞來自包括反應(yīng)器室的系統(tǒng)，其中細(xì)胞能夠產(chǎn)生大于約 400、500、600、700、800、900、1，000、1，250、1，500、1，750、2，000、2，500、3，000、4，000,5, 000或更多nmol/gWM/hr的異戊二烯。在一些實施例中，系統(tǒng)不是封閉系統(tǒng)。在一些實施例中，從系統(tǒng)中移除異戊二烯的至少一部分。在一些實施例中，系統(tǒng)包括包含異戊二烯的氣相。在多個實施例中，氣相包含本文所述組合物中的任一種。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞產(chǎn)生大于或為約400、500、600、700、800、900、I, 000、1，250、1，500、1，750,2, 000,2, 500,3, 000,4, 000,5, 000 或更多 nmol/gwcm/hr 的異戊二烯。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞將細(xì)胞培養(yǎng)基中大于或約O. 002,0. 005,0. 01、
0.02、0· 05、0· 1、0· 12、0· 14、0· 16、0· 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6、0· 7、0· 8、0· 9、1· 0、1· 2、1· 4、
1.6%或更多的碳轉(zhuǎn)化為異戊二烯。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞產(chǎn)生每小時每克細(xì)胞濕重大于或約 1、10、25、50、100、150、200、250、300、400、500、600、700、800、900、1，000、
I,250,1, 500,1, 750,2, 000,2, 500,3, 000,4, 000,5, 000,10, 000,100, 000 或更多納克的異戊二烯(ng/gw /h)。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞產(chǎn)生的異戊二烯的累計滴度(總量)大于或為約 1、10、25、50、100、150、200、250、300、400、500、600、700、800、900、1，000,1, 250、
I,500,1, 750,2, 000,2, 500,3, 000,4, 000,5, 000,10, 000,50, 000,100, 000 或更多毫克異戊 二烯/升肉湯(mg/Lss，其中肉湯的體積包括細(xì)胞和細(xì)胞培養(yǎng)基的體積)。其他示例性的異戊二烯生產(chǎn)速率和異戊二烯生產(chǎn)總量在本文中公開。在任一方面的一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞還包含編碼IDI多肽的異源核酸。在一些實施例中，細(xì)胞還包含編碼IDI多肽的內(nèi)源核酸的拷貝插入。在一些實施例中，細(xì)胞還包含編碼DXS多肽的異源核酸。在一些實施例中，細(xì)胞還包含編碼DXS多肽的異源核酸的拷貝插入。在一些實施例中，細(xì)胞還包含編碼IDI多肽和DXS多肽的一種或多種核酸。在一些實施例中，一種核酸編碼異戊二烯合成酶多肽、IDI多肽和DXS多肽。在一些實施例中，一種載體編碼異戊二烯合成酶多肽、IDI多肽和DXS多肽。在一些實施例中，載體包含選擇性標(biāo)記物，如抗生素抗性核酸。在一些實施例中，異源異戊二烯合成酶核酸可操作地連接至T7啟動子，如培養(yǎng)基或高拷貝質(zhì)粒中包含的T7啟動子。在一些實施例中，異源異戊二烯合成酶核酸可操作地連接至Trc啟動子，如培養(yǎng)基或高拷貝質(zhì)粒中包含的Trc啟動子。在一些實施例中，異源異戊二烯合成酶核酸可操作地連接至Lac啟動子，如低拷貝質(zhì)粒中包含的Lac啟動子。在一些實施例中，異源異戊二烯合成酶核酸可操作地連接至內(nèi)源啟動子，如內(nèi)源堿性絲氨酸蛋白酶啟動子。在一些實施例中，異源異戊二烯合成酶核酸整合到?jīng)]有選擇標(biāo)記的細(xì)胞的染色體中。在一些實施例中，在穩(wěn)定期比生長期更活躍的啟動子或因子的控制下設(shè)置一個或多個MVA途徑、IDI, DXP或異戊二烯合成酶核酸。例如，可以在穩(wěn)定期sigma因子，如RpoS的控制下設(shè)置一個或多個MVA途徑、IDI、DXP或異戊二烯合成酶核酸。在一些實施例中，在可于穩(wěn)定期中誘導(dǎo)的啟動子的控制下設(shè)置一個或多個MVA途徑、IDI、DXP或異戊二烯合成酶核酸，如可由在穩(wěn)定期具有活性的響應(yīng)調(diào)節(jié)子誘導(dǎo)的啟動子。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞的至少一部分保持異源異戊二烯合成酶核酸在連續(xù)培養(yǎng)(如未經(jīng)稀釋的連續(xù)培養(yǎng))中進(jìn)行至少或約5、10、20、40、50、60、65或更多次細(xì)胞分裂。在一些實施例中，包含異戊二烯合成酶、IDI或DXS核酸的核酸還包含選擇性標(biāo)記物，如抗生素抗性核酸。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞還包含編碼MVA途徑多肽(例如來自釀酒酵母(Saccharomyces cerevisia)或幾腸球菌(Enterococcus faecalis)的 MVA 途徑多妝)的異源核酸。在一些實施例中，細(xì)胞還包含編碼MVA途徑多肽(如來自釀酒酵母或糞腸球菌的MVA途徑多肽)的內(nèi)源核酸的拷貝插入。在一些實施例中，細(xì)胞包含異戊二烯合成酶、DXS和MVA途徑核酸。在一些實施例中，細(xì)胞包含異戊二烯合成酶核酸、DXS核酸、IDI核酸和MVA途徑核酸(除IDI核酸之外)。在一些實施例中，異戊二烯合成酶多肽為來自植物，如葛屬(Pueraria)(如，山葛(Pueraria montana)或野葛(Pueraria Iobata))的天然多妝。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞為細(xì)菌細(xì)胞，如革蘭氏陽性菌細(xì)胞(如，芽孢桿菌屬(Bacillus)細(xì)胞，例如枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)細(xì)胞，或鏈霉菌屬(Streptomyces)細(xì)胞，例如變鉛青鏈霉菌(Streptomyces Iividans)、天藍(lán)色鏈霉菌(Streptomyces coelicolor)或灰色鏈霉菌(Streptomyces griseus)細(xì)胞)。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞為革蘭氏陰性菌細(xì)胞(如，埃希氏菌屬(Escherichia)細(xì)胞，例如大腸桿菌(Escherichia coli)細(xì)胞，或泛菌屬(Pantoea)細(xì)胞,例如朽1檬泛菌(Pantoea citrea)細(xì)胞)。在一些實施例中，培養(yǎng)物中的細(xì)胞為真菌細(xì)胞，如絲狀真菌細(xì)胞(如,木霉屬(Trichoderma)細(xì)胞,例如里氏木霉(Trichoderma reesei)細(xì)胞,或曲霉屬(Aspergillus)細(xì)胞，例如米曲霉(Aspergillus oryzae)和黑曲霉(Aspergillus niger))或酵母細(xì)胞(如，耶氏酵母屬(Yarrowia)細(xì)胞,例如解脂耶氏酵母(Yarrowia Iipolytica)細(xì)胞)。在一些實施例中，微生物多肽碳源包括來自酵母或細(xì)菌的一種或多種多肽。在一些實施例中，植物多肽碳源包括來自大豆、玉米、低芥酸菜籽、麻風(fēng)樹、棕櫚樹、花生、向日葵、椰子、芥菜、油菜籽、棉籽、棕櫚仁、橄欖、紅花、芝麻或亞麻籽的一種或多種多肽。如前文所述，本文所述的發(fā)酵罐廢氣可以來源于可再生資源(如碳源、生物和/或植物)。示例性可再生資源描述于，例如，美國臨時專利申請No. 61/187，944(其內(nèi)容以引用方式并入本文)中，并包括干酪乳清滲透液、玉米浸出液、糖用甜菜糖蜜、大麥麥芽及上述各物的任何組分。示例性可再生碳源也包括存在于生物質(zhì)諸如玉米、柳枝稷、甘蔗、發(fā)酵·流程的細(xì)胞廢物以及研磨大豆、玉米或小麥產(chǎn)生的蛋白質(zhì)副產(chǎn)物之中的乙酸酯、葡萄糖、己糖、戊糖和木糖。在一些實施例中，生物質(zhì)碳源為木質(zhì)纖維素、半纖維素或纖維素材料，例如但不限于草、小麥、小麥秸桿、蔗渣、軟木漿、玉米、玉米芯或殼、玉米籽粒、玉米籽粒纖維、玉米秸桿、軟枝草、稻殼產(chǎn)物或濕磨或干磨谷物(如，玉米、高粱、裸麥、黑小麥、大麥、小麥和/或酒糟)的副產(chǎn)物。示例性纖維質(zhì)材料包括木材、紙材和紙漿廢物、草本植物和果肉。在一些實施例中，碳源包括任何植物部分，例如莖、谷粒、根或塊莖。在一些實施例中，以下任一植物的全部或部分用作碳源玉米、小麥、裸麥、高粱、黑小麥、大米、小米、大麥、木薯、豆類(例如黃豆和豌豆)、馬鈴薯、紅薯、香蕉、甘蔗和/或木薯。在一些實施例中，碳源為生物質(zhì)水解產(chǎn)物，例如包括木糖和葡萄糖或包括蔗糖和葡萄糖的生物質(zhì)水解產(chǎn)物。在本文所述方法的一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣來源于可再生資源。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含生物異戊二烯。在一些實施例中，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴的重量相比，發(fā)酵罐廢氣包含按重量計大于或約98. 0,98. 5,99. 0,99. 5或100%的異戊二烯。在一些實施例中，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴的重量相比，發(fā)酵罐廢氣包含按重量計大于或約99. 90,99. 92,99. 94,99. 96,99. 98或100%的異戊二烯。在一些實施例中，用氣相色譜法和火焰離子化檢測器(GC/FID)分析時，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴的檢測器響應(yīng)相比，發(fā)酵罐廢氣中的異戊二烯產(chǎn)生大于或約98. 0,98. 5,99. 0,99. 5或100%的相對檢測器響應(yīng)。在一些實施例中，用類似方法分析時，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴的檢測器響應(yīng)相比，發(fā)酵罐廢氣中的異戊二烯產(chǎn)生大于或約99. 90,99. 91,99. 92,99. 93,99. 94,99. 95,99. 96、99. 97,99. 98,99. 99或100%的相對檢測器響應(yīng)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含按重量計介于約98. O至約98. 5之間、約98. 5至約99. O之間、約99. 0%的C5烴。在一些實施例中，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴的重量相比，發(fā)酵罐廢氣包含按重量計介于約99. 90至約99. 92、約 99. 92 至約 99. 94、約 99. 94 至約 99. 96、約 99. 96 至約 99. 98、約 99. 98 至 100%之間的異戊二烯。在本文所述方法的一些實施例中，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴的重量相比，發(fā)酵罐廢氣包含按重量計小于或約 2. 0,1. 5,1. 0,0. 5,0. 2,0. 12,0. 10,0. 08,0. 06,0. 04,0. 02、O. ΟΚΟ. 005,0. 001,0. 0005,0. 0001,0. 00005 或 O. OOOOl % 的非異戊二烯的 C5 烴(如 1，
3-環(huán)戊二烯、順式-1，3-戊二烯、反式-1，3-戊二烯、1，4-戊二烯、I-戊炔、2-戊炔、I-戊烯、
2-甲基-I-丁烯、2-甲基-2-丁烯、3-甲基-I-丁炔、戊-4-烯-I-炔、反式-戊-3-烯-I-炔或順式-戊-3-烯-I-炔)。在一些實施例中，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴的檢測器響應(yīng)相t匕，發(fā)酵罐廢氣中的非異戊二烯的C5烴具有小于或約2. 0,1. 5,1. 0,0. 5,0. 2,0. 12,0. 10、O. 08,0. 06,0. 04,0. 02,0. 01,0. 005,0. 001,0. 0005,0. 0001,0. 00005 或 O. 00001 % 的相對檢測器響應(yīng)。在一些實施例中，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴的檢測器響應(yīng)相比，發(fā)酵罐廢氣中的1，3-環(huán)戊二烯、順式-1，3-戊二烯、反式-1，3-戊二烯、1，4-戊二烯、I-戊炔、2-戊炔、I-戊烯、2-甲基-I- 丁烯、3-甲基-I- 丁炔、戊-4-烯-I-炔、反式-戊-3-烯-I-炔或順式-戊-3-烯-I-炔具有小于或約 2. 0,1. 5,1. 0,0. 5,0. 2,0. 12,0. 10,0. 08,0. 06,0. 04、O. 02,0. 01,0. 005,0. 001,0. 0005,0. 0001,0. 00005 或 O. 00001 % 的相對檢測器響應(yīng)。在一些實施例中，與發(fā)酵罐廢氣中的所有C5烴類的總重量相比，高純度異戊二烯的起始組合物包含按重量計介于約O. 02至約O. 04%、約O. 04至約O. 06 %、約O. 06至O. 08 %、約O. 08至O. 10%或約O. 10至約O. 12%之間的非異戊二烯的C5烴(例如1，3_環(huán)戊二烯、順式-1，
3-戍二烯、反式-I，3-戍二烯、1,4-戍二烯、I-戍炔、2-戍炔、I-戍烯、2-甲基-I-丁烯、3-甲基-I- 丁炔、戊-4-烯-I-炔、反式-戊-3-烯-I-炔或順式-戊-3-烯-I-炔)。在本發(fā)明所述方法的一些實施例中，就發(fā)酵罐廢氣中抑制異戊二烯聚合的任何化合物而言，發(fā)酵罐廢氣包含小于或約50、40、30、20、10、5、1、0· 5,0. 1,0. 05,0. 01或O. 005μ g/L的該種抑制異戊二烯聚合的化合物。在一些實施例中，就發(fā)酵罐廢氣中抑制異戊二烯聚合的任何化合物而言，發(fā)酵罐廢氣包含介于約O. 005至約50之間、例如約O. 01至約10、約O. 01至約5、約O. 01至約I、約O. 01至約O. 5或約O. 01至約O. 005 μ g/L的該種抑制異戊二烯聚合的化合物。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含小于或約50、40、30、20、10、5、1、0· 5,0. 1,0. 05,0. 01或O. 005 μ g/L的非異戊二烯的烴(例如1，3-環(huán)戊二烯、順式-1，3-戍二烯、反式-1，3_戍二烯、1,4-戍二烯、I-戍炔、2-戍炔、I-戍烯、2-甲基-I- 丁烯、3-甲基-I- 丁炔、戊-4-烯-I-炔、反式-戊-3-烯-I-炔或順式-戊-3-烯-I-炔)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含介于約O. 005至約50之間，例如約O. 01至約10、約O. 01至約5、約O. 01至約I、約O. 01至約O. 5或約O. 01至約O. 005 μ g/L的非異戊二烯的烴。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含小于或約50、40、30、20、10、5、1、0. 5,0. 1,0. 05,0. 01或O. 005 μ g/L的蛋白質(zhì)或脂肪酸(例如與天然橡膠天然相關(guān)的蛋白質(zhì)或脂肪酸)。在本發(fā)明所述方法的一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含小于或約10、5、1、0.8、0.5、O. 1、0. 05、0. 01或O. 005ppm的α -炔烴、戊間二烯、乙腈或1，3-環(huán)戊二烯。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含小于或約5、1、0. 5,0. 1,0. 05,0. 01或O. 005ppm的硫或丙二烯。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含小于或約30、20、15、10、5、1、0. 5,0. 1,0. 05,0. 01或O. 005ppm的所有炔烴(如I-戊炔、2-戊炔、3-甲基-I- 丁炔、戊-4-烯-I-炔、反式-戊-3-烯-I-炔和順式-戊-3-烯-I-炔)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含小于或約2000、1000、500、200、100、50、40、30、20、10、5、1、0· 5,0. 1,0. 05,0. 01 或 O. 005ppm 的異戊二烯二聚物，例如環(huán)狀異戊二烯二聚物(如，來源于兩個異戊二烯單元的二聚化反應(yīng)的環(huán)狀ClO化合物)。廢氣生物副產(chǎn)物雜質(zhì)發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物可以包含本文所述化合物中的任一種或任何組合。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物包含一種或多種極性化合物。可通過本領(lǐng)域已知的方法確定極性，例如，通過測量對水的溶解度、氫鍵電位、介電常數(shù)和/或油/水分配系數(shù)。在一些實施例中，生物副產(chǎn)物的一種或多種化合物具有大于異戊二烯極性的總極性，如其在25°C (77° F)下具有大于2. I的介電常數(shù)的測量結(jié)果所示。在一些實施例中，大于約20%、30%、50%、60%、70%、80%、90%或95% (w/w)中任一個值的生物副產(chǎn)物包含總極性大于異戊二烯極性的一種或多種化合物。在一些實施例中，生物副產(chǎn)物中的一種或多種化合物在20°C下具有大于約2、或大于約3、或大于約5、或大于約7. 5、或大于約10的介電常數(shù)。在一些實施例中，大于約20%、30%、50%、60%、70%、80%、90%或95% (w/w)中任一個值的生物副產(chǎn)物包含在20°C下介電常數(shù)大于約2、或大于約3、或大于約5、或大于約7. 5、或大于約10的一種或多種化合物。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物包含以下化合物的一種或多種醇、醛或酮(例如本文所述的醇、醛或酮中的任一種)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包括Q)醇和醛，(ii)醇和酮，(iii)醛和酮，(iv)醇、醛和酮或(V)酯。
發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物可以包含以下化合物中的任一種或者一種或多種的任何組合乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙烷、3-甲基呋喃、順式-和反式-3-甲基-1，3-戊二烯、C5異戊烯醇(如3-甲基-3-丁烯-I-醇或3-甲基-2- 丁烯-I-醇)、2_庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、香茅醛、甲硫醇、乙酸甲酯、I-丙醇、雙乙酰、2-丁酮、2-甲基-3-丁烯-2-醇、乙酸乙酯、2-甲基-I-丙醇、3-甲基-I-正丁醛、3-甲基-2-丁酮、I-丁醇、2-戊酮、3-甲基-I-丁醇、異丁酸乙酯、3-甲基-2-丁烯醛、乙酸丁酯、3-甲基乙酸丁酯、3-甲基-3-丁烯-I-基乙酸酯、3-甲基-2-丁烯-I-基乙酸酯、(E) -3, 7-二甲基-I, 3,6-羊二烯、(Z) -3, 7_ 二甲基-I, 3,6_羊二稀、2, 3-環(huán)庚稀醇卩比唳、3_己烯-I-醇、3-己烯-I-基乙酸酯、檸檬烯、香葉醇(反式-3，7-二甲基-2，6-辛二烯-I-醇)、香茅醇(3，7_ 二甲基-6-辛烯-I-醇)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物包含以下化合物中的任一種或者一種或多種的任何組合2-庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、香茅醛、乙醛、甲硫醇、乙酸甲酯、I-丙醇、雙乙酰、2- 丁酮、2-甲基-3- 丁烯-2-醇、乙酸乙酯、2-甲基-I-丙醇、3-甲基-I-正丁醛、3-甲基-2-丁酮、I-丁醇、2-戊酮、3-甲基-I- 丁醇、異丁酸乙酯、3-甲基-2- 丁烯醛、乙酸丁酯、3-甲基乙酸丁酯、3-甲基-3- 丁烯-I-基乙酸酯、3-甲基-2- 丁烯-I-基乙酸酯、(E) -3, 7- 二甲基-I, 3,6-羊二烯、(Z) -3，
7-二甲基-I，3，6-辛三烯、2，3-環(huán)庚烯醇吡啶或線性異戊二烯聚合物(例如來源于多個異戊二烯單元的聚合的線性異戊二烯二聚體或線性異戊二烯三聚體)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物包含以下化合物中的一種或多種乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、3-甲基呋喃、2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙烷、順式-和反式-3-甲基-1，
3-戊二烯、C5異戊烯醇(如3-甲基-3- 丁烯-I-醇或3-甲基-2- 丁烯-I-醇)。在本發(fā)明所述方法的一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含大于或約O. 005,0. 01,0. 05、O. 1,0. 5、1、5、10、20、30、40、60、80、100或120 μ g/L的生物副產(chǎn)物(如，包含選自乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、3-甲基呋喃、2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙烷、順式-和反式-3-甲基-1，3-戊二烯和C5異戊烯醇(如3-甲基-3-丁烯-I-醇或3-甲基-2-丁烯-I-醇)的一種或多種化合物的生物副產(chǎn)物)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物包含大于或約 O. 005,0. 01,0. 05,0. 1,0. 5、1、5、10、20、30、40、60、80、100 或120 μ g/L的一種或多種化合物(如，選自乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、3-甲基呋喃、2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙烷、順式-和反式-3-甲基-I，3-戊二烯以及C5異戊烯醇(如3-甲基-3- 丁烯-I-醇或3-甲基-2- 丁烯-I-醇)的一種或多種化合物)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含介于約O. 005至約120之間，例如約O. 01至約80、約O. 01至約60、約O. 01至約40、約O. 01至約30、約O. 01至約20、約O. 01至約10、約O. I至約80、約O. I至約60、約O. I至約40、約5至約80、約5至約60或約5至約40 μ g/L的生物副產(chǎn)物(如，包含選自乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、3-甲基呋喃、2-甲基_2_乙烯基環(huán)氧乙燒、順式-和反式-3-甲基-I, 3-戍二烯以及C5異戍烯醇(如3-甲基-3- 丁烯-I-醇或3-甲基-2- 丁烯-I-醇)的一種或多種化合物的生物副產(chǎn)物)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物包含介于約O. 005至約120之間，例如約O. 01至約80、約O. 01至約60、約O. 01至約40、約O. 01至約30、約O. 01至約20、約O. 01至約10、約O. I至約80、約O. I至約60、約O. I至約40、約5至約80、約5至約60或約5至約40 μ g/L的一種或多種化合物(如，選自乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、3-甲基呋喃、2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙燒、順式-和反式-3-甲基-I, 3-戍二烯以及C5異戍烯醇 (如3-甲基-3- 丁烯-I-醇或3-甲基-2- 丁烯-I-醇)的一種或多種化合物)。在本文所述方法的多個實施例中，相對于異戊二烯的量，生物副產(chǎn)物的量和/或生物副產(chǎn)物中一種或多種化合物的量以重量百分比為單位(即，生物副產(chǎn)物的重量除以異戊二烯的重量乘以 100)大于或為約 O. 01,0. 02,0. 05,0. 1,0. 5、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100或110% (w/w) 0在一些實施例中，與異戊二烯的檢測器響應(yīng)相比，生物副產(chǎn)物和/或生物副產(chǎn)物中一種或多種化合物的相對檢測器響應(yīng)大于或為約O. 01,0. 02,0. 05、O. 1,0. 5、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100)或 110%。在多個實施例中，相對于異戊二烯的量，生物副產(chǎn)物的量和/或生物副產(chǎn)物中一種或多種化合物的量以重量百分比為單位(即，生物副產(chǎn)物的重量或一種或多種化合物的重量除以異戊二烯的重量乘以100)介于約O. 01至約105% (w/w)之間，例如約O. 01至約90、約O. 01至約80、約O. 01至約50、約
O.01至約20、約O. 01至約10、約O. 02至約50、約O. 05至約50、約O. I至約50或O. I至約20% (w/w)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物包含以下化合物中的一種或多種甲醇、乙醇、甲硫醇、I- 丁醇、3-甲基-I-丙醇、丙酮、乙酸、2- 丁酮、2-甲基-I- 丁醇或吲哚。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含Ippm或更多的以下化合物中的一種或多種甲醇、乙醛、乙醇、甲硫醇、I-丁醇、3-甲基-I-丙醇、丙酮、乙酸、2-丁酮、2-甲基-I-丁醇或吲哚。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物和/或生物副產(chǎn)物中的一種或多種化合物(如，以下化合物中的一種或多種甲醇、乙醛、乙醇、甲硫醇、I-丁醇、3-甲基-I-丙醇、丙酮、乙酸、
2-丁酮、2-甲基-I- 丁醇或吲哚)的濃度介于約I至約10，OOOppm之間。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣包含以下化合物中的一種或多種甲醇、乙醛、乙醇、甲硫醇、I- 丁醇、3-甲基-I-丙醇、丙酮、乙酸、2- 丁酮、2-甲基-I- 丁醇或吲哚，其濃度介于約I至約IOOppm之間，例如約I至約lOppm、約10至約20ppm、約20至約30ppm、約30至約40ppm、約40至約50ppm、約50至約60ppm、約60至約70ppm、約70至約80ppm、約80至約90ppm或約90至約lOOppm。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣中的生物副產(chǎn)物的濃度介于約I至約IOOppm之間，例如約I至約lOppm、約10至約20ppm、約20至約30ppm、約30至約40ppm、約40至約50ppm、約50至約60ppm、約60至約70ppm、約70至約80ppm、約80至約90ppm或約90至約IOOppm0細(xì)胞培養(yǎng)物中的生物副產(chǎn)物(例如細(xì)胞培養(yǎng)物頂空中的揮發(fā)性有機(jī)化合物)可以使用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行分析，如本文所述的那些標(biāo)準(zhǔn)方法或其他標(biāo)準(zhǔn)方法，如質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜法(請參見，例如，Bunge et al. , Applied and Environmental Microbiology, 74 (7)2179-2186, 2008 (Bunge等人，應(yīng)用與環(huán)境微生物學(xué)，第74卷第7期第2179-2186頁，2008年)，其全文以引用方式并入本文，尤其是與揮發(fā)性有機(jī)化合物的分析相關(guān)的內(nèi)容)。廢氣中的揮發(fā)性雜質(zhì)在異戊二烯發(fā)酵過程中可實現(xiàn)合適生產(chǎn)規(guī)模和安全操作(如，根據(jù)其易燃性特性)的多種組分的最佳范圍描述于，例如，美國臨時專利申請No. 61/187，944中，其內(nèi)容據(jù)此以引用方式并入本文。因此,發(fā)酵廢氣可以包含揮發(fā)性雜質(zhì)(如,包含水蒸氣、0)2、隊和O2的揮發(fā)性雜質(zhì))。在用于商業(yè)用途之前需要從異戊二烯中除去該揮發(fā)性雜質(zhì)。因此，在 一個方面，通過本文所述的方法減少或除去異戊二烯發(fā)酵罐廢氣中的揮發(fā)性雜質(zhì)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣中的揮發(fā)性雜質(zhì)包括選自以下化合物的一種、兩種或更多種H20、CO2, CO、N2, CH4, H2和02。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含H20、CO2和N2。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含H20、C02、N2和02。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的無機(jī)氣體。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣含有含量比異戊二烯的量小至少約2、5、10、50、75或100倍的揮發(fā)性雜質(zhì)(如，其中揮發(fā)性雜質(zhì)包含化合物，例如H20、CO2, CO、N2, CH4, H2和/或O2)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的揮發(fā)性雜質(zhì)包含含量比異戊二烯的量小至少約2、5、10、50、75或100倍的一種或多種化合物(如，H20、CO2, CO、N2、CH4、H2和/或O2)。在一些實施例中，非異戊二烯的廢氣部分包含介于約0%至約100% (體積)之間的氧氣，例如介于約0%至約10%、約10%至約20%、約20%至約30%、約30%至約40%、約40%至約50%、約50%至約60%、約60%至約70%、約70%至約80%、約80%至約90%或約90%至約100% (體積)之間的氧氣。在一些實施例中，非異戊二烯的廢氣部分包含介于約0%至約99 % (體積)的氮氣，例如介于約O %至約10 %、約10 %至約20 %、約20 %至約30 %、約30%至約40%、約40%至約50%、約50%至約60%、約60%至約70%、約70%至約80%、約80%至約90%或約90%至約99% (體積)之間的氮氣。在一些實施例中，非異戊二烯的廢氣部分包含介于約0%至約99% (體積)之間的H2O,例如介于約0%至約10%、約10%至約20%、約20%至約30%、約30%至約40%、約40%至約50%、約50%至約60%、約60%至約70%、約70%至約80%、約80%至約90%或約90%至約99% (體積)之間的H20。在一些實施例中，非異戊二烯的廢氣部分包含介于約1%至約50% (體積)之間的CO2，例如介于約I %至約10%、約10%至約20%、約20%至約30%、約30%至約40%或約40%至約50% (體積)之間的CO2。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的揮發(fā)性雜質(zhì)包含約10至約90、或約20至約80、或約40至約60、或約10至約20、或約20至約30、或約30至約40、或約40至約50、或約50至約60、或約60至約70、或約70至約80、或約80至90、或約90至約99摩爾％的N2。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含約10至約90、或約20至約80、或約40至約60、或約10至約20、或約20至約30、或約30至約40、或約40至約50、或約50至約60、或約60至約70、或約70至約80或約90、或約90至約99摩爾％的二氧化碳。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含約10至約90、或約20至約80、或約40至約60、或約10至約20、或約20至約30、或約30至約40、或約40至約50、或約50至約60、或約60至約70、或約70至約80或約90、或約90至約99摩爾％的一氧化碳。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含約10至約90、或約20至約80、或約40至約60、或約10至約20、或約20至約30、或約30至約40、或約40至約50、或約50至約60、或約60至約70、或約70至約80或約90、或約90至約99、或小于50、或小于40、或小于30、或小于20、或小于10、或小于5、或O、或大于80、或大于90、或大于95摩爾％的O2。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含約10至約90、或約20至約80、或約40至約60、或約10至約20、或約20至約30、或約30至約40、或約40至約50、或約50至約60、或約60至約70、或約70至約80或約90、或約90至約99摩爾％的氫。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包含小于約50、或小于約40、或小于約30、或小于約20、或小于約10、或小于約5、或小于約3mol%的甲烷。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的揮發(fā)性雜質(zhì)包含約25至約80摩爾％的CO2、約45至約99摩爾％的N2,并任選地包含小于約50摩爾％的02。在一些實施例中，揮發(fā)性雜質(zhì)包 含約40至約60摩爾％的0)2、約65至約99摩爾％的N2,并任選地包含小于約25摩爾％的O2。盡管來源于可再生資源的發(fā)酵罐廢氣通過發(fā)酵以氣相形式存在，但如本文所述，廢氣可以任何相或相的混合物的形式存在，例如完全氣相、部分氣相和部分液相(如冷凝物)或完全液相。在一些實施例中，來源于可再生資源的發(fā)酵罐廢氣的至少一部分為氣相。在一些實施例中，來源于可再生資源的發(fā)酵罐廢氣的至少一部分為液相(如冷凝物)。在一些實施例中，來源于可再生資源的發(fā)酵罐廢氣的至少一部分為固相。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣在用于本文所述方法之前經(jīng)歷一個或多個純化步驟。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣在用于本文所述方法之前未經(jīng)歷純化。在一些實施例中，來源于可再生資源的發(fā)酵罐廢氣的至少一部分在用于本文所述方法之前被吸附到固體載體上，例如包括二氧化硅和/或活性炭的載體。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣在用于本文所述方法之前與一種或多種溶劑混合。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣在用于本文所述方法之前與一種或多種氣體混合。在本文所述方法的一些實施例中，在接觸第一塔柱中的溶劑之前，降低發(fā)酵罐廢氣的溫度。降低發(fā)酵罐廢氣的溫度可以有助于一種或多種廢氣組分(如異戊二烯)溶解于溶劑(如，高沸點疏水性溶劑)中?？赏ㄟ^任何合適的方法(如，使用冷卻劑)降低溫度。在一些實施例中，降低發(fā)酵罐廢氣的溫度會導(dǎo)致發(fā)酵罐廢氣部分或完全冷凝。在一些實施例中，將發(fā)酵罐廢氣的溫度降至小于發(fā)酵罐中廢氣溫度(°C)的約95%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%或10%中的任一個。在一些實施例中，將發(fā)酵罐廢氣的溫度降至低于約 150oC>125oC>100oC>90oC>80oC>70oC>60oC>50oC>45oC>40oC>35oC>30oC>25°C>20°C、15 °C、10°C、5 °C或(TC中的任一個。在一些實施例中，將發(fā)酵罐廢氣的溫度降至約O V至約150°C、約(TC至約125°C、約(TC至約100°C、約(TC至約75°C、約(TC至約30°C、約(TC至約20°C、約(TC至約10°C、約(TC至約7. 5°C、或約5°C中的任一個。在本文所述方法的一些實施例中，在接觸第一塔柱中的溶劑之前，增大發(fā)酵罐廢氣的壓力。可通過任何合適的裝置(如本領(lǐng)域已知的壓縮系統(tǒng))增大壓力。增大的壓力可以有助于一種或多種廢氣組分(如異戊二烯)溶解于溶劑(如，高沸點疏水性溶劑)中。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的壓力增至超過發(fā)酵罐中廢氣壓力的約10 %、20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、70 %、80 %、90 %或95 %中的任一個(單位為PSIA-磅/平方英寸，絕對壓力)。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的壓力增至超過約10PSIA、20PSIA、30PSIA、40PSIA、50PSIA、60PSIA、70PSIA、80PSIA、90PSIA、100PSIA、110PSIA、120PSIA、130PSIA、140PSIA 或 150PSIA中的任一個。在一些實施例中，發(fā)酵罐廢氣的壓力增至約5PSIA至約150PSIA、約10PSIA至約 100PSIA、約 15PSIA 至約 75PSIA、約 20PSIA 至約 65PSIA、約 25PSIA 至約 60PSIA、約30PSIA至約50PSIA或約35PSIA至約45PSIA中的任一個。分離裝置發(fā)酵罐廢氣在到達(dá)塔柱之前可以通過一隔離裝置。該隔離裝置可用于防止下游純化流程影響發(fā)酵流程。另外，隔離裝置還可用于為塔柱提供穩(wěn)定的中間壓力(如，用補充的循環(huán)氣體流、新鮮空氣和/或其他添加的氣體，如氮氣)。還可以用隔離裝置收集起泡和夾帶的液體(如培養(yǎng)基)，防止其到達(dá)塔柱。在本文所述任一方法的一些實施例中，在發(fā)酵罐廢氣與第一塔柱中的溶劑接觸之前，將發(fā)酵罐廢氣轉(zhuǎn)移至隔離裝置(相同或不同的隔離裝·置)。在這些實施例中的某一些中，隔離裝置能夠穩(wěn)定廢氣壓力。本文所述的方法可以使用任何合適的溶劑。溶劑可以是純?nèi)軇┗蛘邇煞N或更多種溶劑的混合物。在某些情況下，溶劑能夠吸收發(fā)酵罐廢氣中的大部分異戊二烯(或大部分異戊二烯和大部分生物副產(chǎn)物)，并且在相同的條件下不能吸收發(fā)酵罐廢氣的大部分揮發(fā)性雜質(zhì)。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑能夠吸收比相同條件下吸收的揮發(fā)性雜質(zhì)多大于約2、5、10、20、50、100、200或500倍的異戊二烯(w/w)。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑只有較低的CO2吸收性(即，如其奧斯特瓦爾德系數(shù)所示)。因此，在一些實施例中，溶劑為低二氧化碳吸收性溶劑。如本文所用，除非另外指明，否則“低二氧化碳吸收性溶齊U”意指在130° F和標(biāo)準(zhǔn)壓力下奧斯特瓦爾德系數(shù)小于2的溶劑。在一些實施例中，溶劑為在54°C (130° F)和標(biāo)準(zhǔn)壓力下CO2奧斯特瓦爾德系數(shù)小于約I. 75、約I. 5、約I. 25、約
I.I或約I. O中的任一個的低二氧化碳吸收性溶劑。溶劑可具有較高的沸點。如本文所用，除非另外指明，否則“高沸點溶劑”意指在Iatm下沸點高于121°C (250° F)的溶劑。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑為在 Iatm 下沸點高于約 121°C (250° F)、高于約 135°C (275° F)、高于約 149°C (300° F)、高于約 163 °C (325 ° F)、高于約 121 °C (350 ° F)、高于約 191 °C (375 ° F)、或高于約204°C(400° F)、或高于約177 °C (420° F)、或高于約232 °C (450 ° F)、或高于約2460C (475° F)的高沸點溶劑。在一些實施例中，溶劑在Iatm下具有約121 °C (250° F)至約 149°C (300° F)、或 135°C (275° F)至約 163°C (325° F)、或約 149°C (300° F)至約 177°C (350° F)、或約 163°C (325° F)至約 149°C (375° F)、或約 135°C (350° F)至約 204°C (400。F)、或約 191°C (375。F)至約 218°C (425。F)、或約 204°C (400。F)至約 232°C (450。F)、或約 218°C (425。F)至約 246°C (475。F)的沸點。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑是相對非極性的。溶劑的極性可以用本領(lǐng)域已知的任何方法測定(如，水溶性、氫鍵電位、介電常數(shù)和/或油/水分配系數(shù))。在一些實施例中，溶劑為非極性溶劑。如本文所用，除非另外指明，否則“非極性溶劑”意指在20°C下介電常數(shù)小于15的溶劑。在一些實施例中，溶劑為在20°C下介電常數(shù)小于約12、或小于約10、或小于約7. 5、或小于約5、或小于約3、或小于約2、或小于約I的非極性溶劑。在一些實施例中，溶劑在標(biāo)準(zhǔn)條件下具有小于約5%、或小于約3%、或小于約2%、或小于約1%、或小于約O. 5 %、或小于約O. 25 %、或小于約O. I %、或小于約O. 05 %、或小于約O. 025%的水中溶解度。本文所述方法中所用的溶劑可以用本領(lǐng)域測得的考立丁醇值(“Kb值”)來表征。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑具有小于75、或小于50、或小于40、或小于30、或小于20、或小于10的Kb值。在一些實施例中，溶劑具有約10至約40、或約15至約35、或約20至約30、或約23至約27、或約25的Kb值。本文所述方法中所用的溶劑可以用本領(lǐng)域測量的苯胺點來表征。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑具有高于約52°C (125° F)、或高于約66°C (150° F)、或高于約79°C (175° F)、或高于約91°C (200° F)的苯胺點。在一些實施例中，溶劑具有約 66°C (150。F)至約 121°C (250。F)、或約 79°C (175。F)至約 93°C (200。F)、或約 820C (180。F)至約 91°C (195。F)的苯胺點。本文所述方法中所用的溶劑可以用本領(lǐng)域中測量的運動粘度來表征。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑在40°C下具有小于約3、或小于約2. 75、或小于約2. 25、或小于約2. O、或小于約I. 75、或小于約I. 5、或小于約I. 25厘沲(cSt)的運動粘度。本文所述方法中所用的溶劑可以用本領(lǐng)域中測量的表面張力來表征。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑在25°C下具有約15至約35達(dá)因/厘米、或約17至約32達(dá)因/厘米、或約20至約30達(dá)因/厘米、或約23至約27達(dá)因/厘米、或約25達(dá)因/厘米的表面張力。本文所述方法中所用的溶劑可以用其分子量(或在混合溶劑體系的情況下使用重均分子量)來表征。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑具有約100至約250、或約125至約225、或約140至約200、或約150至約175的平均分子量。本文所述方法中所用的溶劑可以具有本文所述特性中的任一種或者兩種或更多種的組合。例如，在一些實施例中，本文所述方法中所用的溶劑可以是非極性、高沸點溶劑(即，同時是高沸點溶劑的非極性溶劑)。在一些實施例中，本文所述方法中所用的溶劑可以是非極性、低二氧化碳吸收性溶劑；或低二氧化碳吸收性、高沸點溶劑；或非極性、低二氧化碳吸收性、高沸點溶劑。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑的特征在于具有高于約1770C (350° F)的沸點、小于約3%的水中溶解度和在54°C (130° F)下小于約I. 25的CO2奧斯特瓦爾德系數(shù)。在這些實施例的某一些中，溶劑具有約125至約225的平均分子量。在本文所述方法的其他實施例中，溶劑的特征在于具有高于約191°C (375° F)的沸點、小于約I %的水中溶解度和在54°C (130° F)下小于約I. I的CO2奧斯特瓦爾德系數(shù)。在這些實施例的某一些中，溶劑具有約140至約200的平均分子量。在本文所述方法的一些實施例中，溶劑選自萜烯、石蠟、單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴或它們的混合物。在一些實施例中，溶劑為石蠟(如，C10-C20石蠟，例如C12-C14蠟)或異鏈烷烴，如上所述。在一些實施例中，溶劑為萜烯。在一些實施例中，溶劑為單環(huán)芳烴。在一些實施例中，溶劑為多環(huán)芳烴。在一些實施例中，溶劑為Isopar 溶劑(可從埃克森公司(Exxon)商購獲得)或它的等同物，例如基本上類似于表I中所述任何溶劑的溶劑(如溶劑1、2、3、4、5、6、7和/或8)。在一些實施例中，溶劑具有基本上類似于表I中所述任何溶劑的任一種或多種特性(如，溶劑1、2、3、4、5、6、7和/或8)。在一些實施例中，溶劑選自Isopar L (表 I ;溶劑 6)、Isopar H (表 I ;溶劑 4)和 Isopar M(表 I ;溶劑 7)。在一些實施例中，溶劑為Isopar L (表I ;溶劑6)。在一些實施例中，溶劑為IsoparTMH (表I ;溶劑4)。在一些實施例中，溶劑為Isopar M (表I ;溶劑7)。表I
權(quán)利要求
1.一種從發(fā)酵罐廢氣中純化異戊二烯的方法，包括 將包含異戊二烯、揮發(fā)性雜質(zhì)和生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的發(fā)酵罐廢氣與第一塔柱中的溶劑接觸，從而形成 富含異戊二烯的溶液，所述溶液包含所述溶劑、所述廢氣 中存在的大部分所述異戊二烯和大部分所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；和 蒸汽，所述蒸汽包含所述廢氣中存在的所述揮發(fā)性雜質(zhì)的一部分； 將富含異戊二烯的溶液從第一塔柱轉(zhuǎn)移至第二塔柱；和 從所述第二塔柱中的所述富含異戊二烯的溶液汽提異戊二烯，從而形成 貧含異戊二烯的溶液，所述溶液包含所述廢氣中存在的所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的一部分；和 純化的異戊二烯組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述廢氣為生物異戊二烯組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中所述揮發(fā)性雜質(zhì)包含選自H20、CO2,N2, H2、CO和O2的一種化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述揮發(fā)性雜質(zhì)包含H20、CO2和N2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述揮發(fā)性雜質(zhì)包含約25至約80摩爾％的C02、約45至約99摩爾％的N2,并任選地包含小于約50摩爾％的02。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述揮發(fā)性雜質(zhì)包含約40至約60摩爾％的C02、約65至約99摩爾％的N2和小于約25摩爾％的02。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其中所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)包含極性雜質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)包含選自下列的化合物乙醇、丙酮、甲醇、乙醛、甲基丙烯醛、甲基乙烯基酮、3-甲基呋喃、2-甲基-2-乙烯基環(huán)氧乙烷、順式-和反式-3-甲基-1，3-戊二烯、C5異戊烯醇(如3-甲基-3- 丁烯-I-醇或3-甲基-2-丁烯-I-醇)、2_庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、香茅醛、甲硫醇、乙酸甲酯、I-丙醇、雙乙酰、2-丁酮、2-甲基-3-丁烯-2-醇、乙酸乙酯、2-甲基-I-丙醇、3-甲基-I-正丁醛、3-甲基-2-丁酮、I-丁醇、2-戊酮、3-甲基_1_ 丁醇、異丁酸乙酯、3-甲基-2- 丁烯醛、乙酸丁酯、3-甲基乙酸丁酯、3-甲基-3- 丁烯-I-基乙酸酷、3_甲基_2_ 丁烯-I-基乙酸酷、(E) -3, 7_ 二甲基-I, 3，6_羊二烯、(Z) -3, 7- 二甲基-1，3，6_ 辛三烯、(E，E)-3，7，ll-三甲基-1，3，6，10-十二烷四烯、(E)-7，11-二甲基-3-亞甲基-1,6,10-十二燒二烯、3-己烯-I-醇、3-己烯-I-基乙酸酯、朽1樣烯、香葉醇(反式-3,7-二甲基-2，6-辛二烯-I-醇)和香茅醇(3，7-二甲基-6-辛烯-I-醇)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在所述廢氣中，相對于所述異戊二烯的量，所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的量大于約O. 01% (w/w) O
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述廢氣中，相對于所述異戊二烯的量，所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的量大于約O. 05% (w/w) O
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑為非極性高沸點溶劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑具有大于約177°C的沸點。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述溶劑具有大于約191°C的沸點。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑在54°C下具有小于約I.25的CO2奧斯特瓦爾德系數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述溶劑在54°C下具有小于約I.I的CO2奧斯特瓦爾德系數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑具有小于約50的考立丁醇值。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述溶劑具有約20至約30的考立丁醇值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述溶劑具有約23至約27的考立丁醇值。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑具有大于約66°C的苯胺點。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述溶劑具有約79°C至約93°C的苯胺點。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑在40°C下具有小于約2.5厘沲(cSt)的運動粘度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述溶劑在40°C下具有小于約I.75厘沲(cSt)的運動粘度。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑在25°C下具有約20至30達(dá)因/厘米的表面張力。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述溶劑在25°C下具有約23至27達(dá)因/厘米的表面張力。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑具有約125至約225的平均分子量。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述溶劑具有約140至約200的平均分子量。
27.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑選自萜烯、石蠟、單環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴以及它們的混合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述溶劑為石蠟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述溶劑為C10-C20蠟。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述溶劑為C12-C14蠟或異鏈烷烴。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法,其中所述溶劑選自Isopar L、Isopar H和Isopar Μ。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述溶劑為Isopar L。
33.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述溶劑還包含聚合抑制劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述聚合抑制劑選自2，2，6，6_四甲基哌啶I-氧基(TEMPO) ;4-羥基-2，2，6，6-四甲基哌啶I-氧基(TEMPOL);雙(I-氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶-4-基)癸二酸酯(橋聯(lián)的TEMPO);和叔丁基兒茶酚。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中相對于所述異戊二烯的濃度，所述聚合抑制劑的濃度為約0. 001%至約0. 1% (w/w)。
36.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在接觸所述第一塔柱中的所述溶劑之前降低所述發(fā)酵罐廢氣的溫度。
37.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在所述發(fā)酵罐廢氣與所述第一塔柱中的所述溶劑接觸之前，將所述發(fā)酵罐廢氣轉(zhuǎn)移到一個隔離裝置中，從而穩(wěn)定所述廢氣的壓力。
38.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在接觸所述第一塔柱中的所述溶劑之前至少部分地冷凝所述發(fā)酵罐廢氣。
39.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中將所述發(fā)酵罐廢氣與第一塔柱中的溶劑接觸包括從所述第一塔柱的底部提供汽提蒸汽。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中將來自所述第一塔柱的料流加熱至大于約66°C的溫度。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中將來自所述第一塔柱的料流加熱至大于約93°C的溫度。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中將來自所述第一塔柱的料流加熱至約93°C至約135°C范圍內(nèi)的溫度。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中將來自所述第一塔柱的料流加熱至約110°C至約121°C范圍內(nèi)的溫度。
44.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述發(fā)酵罐廢氣與第一塔柱中溶劑的所述接觸還包括向所述第一塔柱添加水蒸汽。
45.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中從所述第二塔柱的所述富含異戊二烯的溶液中進(jìn)行的所述異戊二烯汽提包括向所述第二塔柱添加水蒸汽。
46.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括 純化貧含異戊二烯的溶液，以除去大部分生物副產(chǎn)物雜質(zhì)；和 將所述貧含異戊二烯的溶液轉(zhuǎn)移到所述第一塔柱再使用。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中純化所述貧含異戊二烯的溶液包括用吸附系統(tǒng)處理所述貧含異戊二烯的溶液。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述吸附系統(tǒng)包含活性炭、氧化鋁、二氧化硅、Selexsorb 或分子篩。
49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中所述吸附系統(tǒng)包含二氧化硅。
50.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中純化所述貧含異戊二烯的溶液包括蒸餾。
51.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中純化所述貧含異戊二烯的溶液包括液-液萃取。
52.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在除去大部分所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)之前降低所述貧含異戊二烯的溶液的溫度。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中將所述貧含異戊二烯的溶液的溫度降至低于約66 °C的溫度。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中將所述貧含異戊二烯的溶液的溫度降至低于約38 °C的溫度。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中將所述貧含異戊二烯的溶液的溫度降至低于約24 °C的溫度。
56.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括進(jìn)一步純化所述純化的異戊二烯組合物。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中進(jìn)一步純化所述純化的異戊二烯組合物包括蒸懼。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中在將所述純化的異戊二烯組合物從所述第二塔柱轉(zhuǎn)移到回流冷凝器之后進(jìn)行所述蒸餾。
59.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中進(jìn)一步純化所述純化的異戊二烯組合物包括用吸附系統(tǒng)處理所述純化的異戊二烯組合物。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述吸附系統(tǒng)包含活性炭、氧化鋁、二氧化硅或Selexsorl)ti;。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的方法，其中所述吸附系統(tǒng)包含二氧化硅。
62.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括從所述蒸汽中除去所述異戊二烯的一部分。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的方法，其中除去所述異戊二烯的一部分包括用吸附系統(tǒng)處理所述蒸汽。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述吸附系統(tǒng)包含活性炭、氧化鋁、二氧化硅或Selexsorh0i ο
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中所述吸附系統(tǒng)包含活性炭。
66.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在大于大氣壓的壓力下向所述第一塔柱提供所述發(fā)酵罐廢氣。
67.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述純化的異戊二烯組合物具有大于約90%的純度。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的方法，其中所述純化的異戊二烯組合物具有大于約95%的純度。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其中所述純化的異戊二烯組合物具有大于約99%的純度。
70.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中相對于所述發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的量，所述純化的異戊二烯組合物包含小于約25%的生物副產(chǎn)物雜質(zhì)。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中相對于所述發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的量，所述純化的異戊二烯組合物包含小于約10%的生物副產(chǎn)物雜質(zhì)。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中相對于所述發(fā)酵罐廢氣的生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的量，所述純化的異戊二烯組合物包含小于約5%的生物副產(chǎn)物雜質(zhì)。
73.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中相對于所述發(fā)酵罐廢氣的揮發(fā)性雜質(zhì)的量，所述純化的異戊二烯組合物包含小于約25%的揮發(fā)性雜質(zhì)。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中相對于所述發(fā)酵罐廢氣的揮發(fā)性雜質(zhì)的量，所述純化的異戊二烯組合物包含小于約10%的揮發(fā)性雜質(zhì)。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中相對于所述發(fā)酵罐廢氣的揮發(fā)性雜質(zhì)的量，所述純化的異戊二烯組合物包含小于約5%的揮發(fā)性雜質(zhì)。
76.一種由根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法制備的純化的異戊二烯組合物。
77.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述吸附系統(tǒng)包含活性炭、氧化鋁、二氧化硅、Seexsorb_ 或分子篩，并適于吸附二甲基二硫醚。
78.根據(jù)權(quán)利要求56所述的方法，其中所述進(jìn)一步純化包括將所述純化的異戊二烯組合物與水或堿和水接觸。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中所述堿和水中的所述堿的濃度為約10重量％。
80.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括從所述貧含異戊二烯的溶液中萃取甲醇、丙酮或乙酸甲酯中的至少一種。
81.一種包含異戊二烯和生物副產(chǎn)物雜質(zhì)的組合物，其中所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)包含C5烴，并且其中相對于C5烴的重量，具有大于約99. 94%的異戊二烯(w/w)，以及相對于所述異戊二烯的重量，具有小于約O. 05%的生物副產(chǎn)物(w/w)。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的組合物，其中所述生物副產(chǎn)物雜質(zhì)包含選自下列的一種或多種化合物2_庚酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2，4，5-三甲基吡啶、2，3，5-三甲基吡嗪、香茅醛、乙醛、甲硫醇、乙酸甲酯、I-丙醇、雙乙酰、2-丁酮、2-甲基-3-丁烯-2-醇、乙酸乙酯、2-甲基-I-丙醇、3-甲基-I-正丁醛、3-甲基-2- 丁酮、I- 丁醇、2-戊酮、3-甲基-I- 丁醇、異丁酸乙酯、3-甲基-2-丁烯醛、乙酸丁酯、3-甲基乙酸丁酯、3-甲基-3-丁-I-烯乙酸酷、3_ 甲基 _2_ 丁 -I-稀乙酸酷、(E) -3, 7_ 二甲基-I, 3，6_ 羊二烯、(Z) -3, 7- 二甲基-I, 3,6-辛三烯、(E，E)-3，7，ll-三甲基-1，3，6，10-十二烷四烯和(E)-7，11-二甲基-3-亞甲基-1，6，10-十二烷三烯。
83.根據(jù)權(quán)利要求81所述的組合物，相對于所述組合物的重量，還包含小于約5%的揮發(fā)性雜質(zhì)。
84.根據(jù)權(quán)利要求81所述的組合物，其中相對于所述組合物的重量，所述組合物包含大于約95%的異戊二烯。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于純化異戊二烯，例如從發(fā)酵罐廢氣中純化生物異戊二烯組合物的方法和設(shè)備。所述設(shè)備包括處理所述發(fā)酵罐廢氣的兩個塔柱，其中所述發(fā)酵罐廢氣包含異戊二烯和多種雜質(zhì)。在所述第一塔柱中，將溶劑加入所述廢氣中，并從所述第二塔柱中的所述溶劑汽提所述異戊二烯。還提供了下游的進(jìn)一步純化流程。還提供了所得的純化的異戊二烯組合物。
文檔編號B01D11/00GK102884028SQ201080064167
公開日2013年1月16日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者F·J·費赫爾, J·K·坎, J·C·麥考利夫, T·F·麥卡爾, S·羅德瓦爾德, T·A·薩博, T·H·翁, C·D·普勒茨, L·J·皮克特 申請人:丹尼斯科美國公司, 固特異輪胎和橡膠公司