发酵生产丙酮和正丁醇(简称丙-丁或丙酮-丁醇)工业始于1913年。第一次世界大战爆发后,丙酮用于制造炸药和航空机翼涂料等用量激增。英国首先改造酒精厂为丙-丁工厂,继而又在世界各地建立分厂,以玉米为原料大规模生产丙-丁。战后由于与丙酮同时制得约有二倍量的正丁醇未发现可利用价值,丙-丁工业曾衰退停顿,当发现正丁醇是制造醋酸丁酯作为硝酸纤维素之最佳溶剂后,此工业又获得新生。到了上个世纪60年代,美国,日本等的工业发达的国家对丙酮,丁醇这些溶剂都可以廉价地从石油合成获得,因此发酵法被淘汰。应用发酵法生产丙酮,丁醇,自1936年来一直没有中断过生产的国家只有我国和前苏联的一些国家。目前,在我国丙酮和正丁醇主要由石油化工方法生产,但丙-丁发酵仍占相当比例,尤其是近几年由于石油价格不断上涨,发酵法又重新获得了成本优势,沉寂多年的发酵法生产总溶剂技术又开始活跃起来。我们国家第一套发酵法总溶剂生产装置是1955年在上海溶剂厂建的,1958年后,各省市也纷纷新建了很多发酵法生产总溶剂的工厂。经过50多年来的生产实践,我国完全掌握设计,制造,安装调试,生产等全套技术。生产工艺中的节能技术,连续发酵,自动化控制等方面均具有世界先进水平。
丙-丁发酵是严格厌气发酵,生产用菌种是丙丁梭菌,以淀粉质、糖质和纤维质为培养基。丙-丁发酵可用分批或连续发酵法进行。大规模工业生产大都采用连续发酵。将合格的丙丁菌种试管斜面接入 61种子瓶,于38±1℃,培养18~22h;然后接入种子罐,于40~41℃培养24h,镜检合格后输入活化罐,于40~41℃培养4h,然后从活化罐上部不断进入蒸煮醪(经灭菌和冷却后的料液),经活化的种子液不断从活化罐底部流向发酵罐;若干个发酵罐相互串联,发酵醪流向是下进上出,从进入第一级罐到最后一级罐流出需时 24~36h左右。成熟发酵醪经多塔精馏,分别得到丙酮、正丁醇、乙醇和杂醇油。丙酮、正丁醇、乙醇质量比约为3:6:1,每吨总溶剂可得CO2、H2等气体1.7t,其质量比氢气占2.7%,CO2占97.3%,因原料、菌种不同,溶剂比和废气比有所变化。