專(zhuān)利名稱(chēng)：一種精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從正構(gòu)烷烴發(fā)酵液中精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法，特別是從C10～C18正構(gòu)烷烴發(fā)酵液中精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)鏈二元酸是由微生物發(fā)酵長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴而得到的代謝產(chǎn)物。其發(fā)酵液是一復(fù)雜的多相體系，其中含有水、未反應(yīng)的烷烴和各種培養(yǎng)基組分，微生物細(xì)胞，自溶的細(xì)胞碎片及蛋白、色素、各種代謝產(chǎn)物，長(zhǎng)鏈二元酸，還有油、水、細(xì)胞的乳化體。這種復(fù)雜的多相體系增加了提取二元酸的難度，影響到產(chǎn)品的純度和收率。
目前提取長(zhǎng)鏈二元酸的方法一般分為溶劑法和水相法。雖然溶劑法可以解決上述問(wèn)題，但由于溶劑法存在投資大，產(chǎn)品中殘留有溶劑和烷烴以及生產(chǎn)安全性和環(huán)境污染等問(wèn)題，該方法的使用受到了很大限制。傳統(tǒng)的水相法雖然克服了溶劑法的缺陷，但是其產(chǎn)品純度和收率不能到達(dá)較高指標(biāo)，而且操作步驟繁瑣，成本也較高。
CN1255483A提出了水相法分離二元酸的方法將終止發(fā)酵液加熱除去未反應(yīng)的烷烴，再加硅藻過(guò)濾除菌；濾液經(jīng)調(diào)PH值得到酸餅和濾液；濾液又加活性炭脫色，然后過(guò)濾；又用脫色后的濾液溶解之前得到的酸餅，酸化，最后得到結(jié)晶，經(jīng)烘干得到二元酸產(chǎn)品。此方法操作步驟繁瑣，操作成本高，而且二元酸產(chǎn)品收率太低，純度亦不高，烷烴回收率低。
CN1147016A公開(kāi)了一種精制二元酸的方法將終止發(fā)酵液加熱除去未反應(yīng)的烷烴，再加珍珠巖，用微濾膜除菌，再將濾液酸化結(jié)晶，經(jīng)烘干得到二元酸產(chǎn)品。此方法所用設(shè)備昂貴，而且由于沒(méi)有進(jìn)行脫色處理，因此所得產(chǎn)品的純度較低，最高不超過(guò)96％，烷烴回收率較低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種采用水相法從多相發(fā)酵體系中精制長(zhǎng)鏈二元酸的改進(jìn)方法，既可以提高產(chǎn)品收率和純度，又可提高未反應(yīng)烷烴的回收率。
本發(fā)明從正構(gòu)烷烴發(fā)酵液中精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法為(1)往終止發(fā)酵液中添加1～20g/L的尿素，并加熱到60～100℃，再自然冷卻至10～40℃，靜置0.5～2小時(shí)，分離回收未反應(yīng)的烷烴；(2)除烷烴后的發(fā)酵液加水稀釋至二元酸濃度為70～100g/L，加堿調(diào)節(jié)PH值為7.5～12.0，往發(fā)酵液中加入20～80g/L的吸附劑，在溫度10～60℃下攪拌脫色15～30分鐘；(3)脫色結(jié)束后，將發(fā)酵液過(guò)濾，并用2～10倍于發(fā)酵液體積，溫度為40～80℃的水洗滌濾餅，并將洗滌液回收到濾液中；(4)將第(3)步所得濾液加熱到80～100℃，用無(wú)機(jī)酸調(diào)PH至4或4以下，自然冷卻至室溫進(jìn)行結(jié)晶；所得晶液過(guò)濾，并用水洗滌至濾液PH為5～7，較好為中性，即得到長(zhǎng)鏈二元酸酸餅；所得酸餅在40～80℃下干燥0.5～8h，即得到外觀呈白色的長(zhǎng)鏈二元酸產(chǎn)品。
從發(fā)酵液中精制長(zhǎng)鏈二元酸之前，首先要分離回收未反應(yīng)的烷烴。由于一部分烷烴、水和細(xì)胞形成乳化相，使得烷烴不易直接分離，所以必須進(jìn)行破乳。本發(fā)明通過(guò)往發(fā)酵液中添加尿素，以此來(lái)改變發(fā)酵液的性質(zhì)，從而改善破乳效果。添加尿素的量視乳化程度而定，一般為1～20g/L。乳化較輕，尿素加入量可以相對(duì)較少；乳化嚴(yán)重，尿素加入量可以相對(duì)多些。再將發(fā)酵液加熱到60～100℃，溫度最好控制在85～100℃。再自然冷卻至10～40℃，靜置0.5～2小時(shí)，待油相與水相分離完全后，回收未反應(yīng)的烷烴。尿素的加入改變了發(fā)酵液的性質(zhì)，使得破乳更易進(jìn)行，破乳效果比單純加熱破乳效果更好，可明顯提高烷烴的回收率。
將上述除烷烴后的發(fā)酵液用水稀釋至二元酸濃度為70～100g/L，用堿調(diào)節(jié)PH值為7.5～12.0，以7.7～9.0為宜；加入20～80g/L吸附劑，以40～50g/L為宜；在溫度10～60℃，最佳為10～40℃下攪拌脫色15～30分鐘，在20～100轉(zhuǎn)/分鐘的低轉(zhuǎn)速下攪拌即可。
上述所用的堿可以是堿金屬的氫氧化物如NaOH、KOH等，所用的吸附劑選自活性炭、活性白土等適于二元酸脫色的吸附劑中的一種或幾種。
脫色結(jié)束后，將含吸附劑的發(fā)酵液進(jìn)行過(guò)濾，并用水洗滌濾餅，以洗脫吸附在吸附劑上的二元酸。洗滌水的體積2～10倍于發(fā)酵液體積，以4～8倍于發(fā)酵液體積為佳；水溫為40～80℃，以50～70℃為宜。將洗滌液回收到濾液中。經(jīng)過(guò)濾可以同時(shí)除去吸附劑、菌體，和蛋白等不溶雜質(zhì)，得到清澈透明的液體，其中二元酸以二元酸鹽的形式存在于液體中。
再將上述溶液加熱到80～100℃，溫度最好控制在85～98℃；用無(wú)機(jī)酸調(diào)PH至4.0或4.0以下，較適宜PH為3.0～4.0，所用的無(wú)機(jī)酸可以是H2SO4、HCl或H3PO4；然后自然冷卻至室溫，二元酸即緩慢析出，晶體緩慢長(zhǎng)大。所得晶體晶型規(guī)則完整，顆粒較大，純度高，利于產(chǎn)品過(guò)濾水洗。
將上述所得晶液進(jìn)行過(guò)濾，并且用水洗滌酸餅，水溫為室溫，洗至濾液PH為5～7即可，所得酸餅在40～80℃下干燥0.5～8h即得到外觀呈白色的二元酸產(chǎn)品。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)1、對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行分油時(shí)添加尿素，再進(jìn)行加熱破乳，這樣比單純的采用熱處理破乳分離未反應(yīng)烷烴的效果更好，提高了未反應(yīng)烷烴的回收率。
2、脫色在除菌前進(jìn)行，通過(guò)過(guò)濾除去吸附劑，菌體和蛋白等雜質(zhì)，可以免除單純的過(guò)濾除菌操作步驟，簡(jiǎn)化了操作步驟，提高了產(chǎn)品的收率，降低操作成本；而且吸附劑在過(guò)濾過(guò)程中可以起到助濾劑的作用，因此減少了額外添加助濾劑的成本。
3、洗滌液回收到濾液中，使得二元酸鹽濃度降低，在低濃度下進(jìn)行酸析結(jié)晶，所得二元酸晶體晶型規(guī)則完整，顆粒較大，不含雜質(zhì)，易于過(guò)濾。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步理解本發(fā)明的技術(shù)方案。
實(shí)施例1以正十二烷烴作為底物，利用熱帶假絲酵母發(fā)酵生產(chǎn)十二碳二元酸。發(fā)酵結(jié)束后，菌體濃度為12.3g/L，二元酸濃度為124.5g/L，PH為8.0。取發(fā)酵液1000毫升，加10g尿素，加熱到98℃，再緩慢冷卻至20℃，靜置1小時(shí)，然后分離回收未反應(yīng)的烷烴。然后加550毫升水稀釋?zhuān)砑?0g活性炭，在溫度為20℃下攪拌脫色20分鐘，再進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾結(jié)束后用4000毫升70℃的水洗滌炭餅，洗滌液回收到濾液中。將上述液體加熱到95℃，用6N的硫酸調(diào)PH至3.5，緩慢冷卻至室溫進(jìn)行結(jié)晶。再進(jìn)行過(guò)濾，之后用水將酸餅洗至中性。最后在80℃下烘干，即得白色的二元酸晶體。結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例2以正十三烷烴作為底物，利用熱帶假絲酵母發(fā)酵生產(chǎn)十二碳二元酸。發(fā)酵結(jié)束后，菌體濃度為14.1g/L，二元酸濃度為144.5g/L，PH為9.3。取發(fā)酵液1000毫升，加12g尿素，加熱到100℃，再緩慢冷卻至30℃，靜置1小時(shí)，然后分離回收未反應(yīng)的烷烴。然后加800毫升水稀釋?zhuān)砑?2g活性炭，在溫度為30℃下攪拌脫色30分鐘，再進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾結(jié)束后用6000毫升，60℃水洗滌炭餅，回收洗滌液到濾液中。將上述液體加熱到90℃，用6N的硫酸調(diào)PH至3.0，緩慢冷卻至室溫。再進(jìn)行過(guò)濾，之后用水將酸餅洗至中性。最后在75℃下烘干，即得白色的二元酸晶體。結(jié)果見(jiàn)表1。
實(shí)施例3取十二碳和十三碳混合二元酸發(fā)酵液1000ml。菌體濃度為11.5g/L，二元酸濃度為124.7g/L，PH為8.5。在發(fā)酵液中添加5g尿素，加熱到100℃，在緩慢冷卻至30℃，靜置1小時(shí)，然后分離回收未反應(yīng)的烷烴。再加650毫升水稀釋?zhuān)砑?5g活性白土，在溫度為30℃下攪拌脫色20分鐘，再進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾結(jié)束后用5000毫升，50℃水洗滌炭餅，回收洗滌液到濾液中。將上述液體加熱到95℃，用6N的鹽酸調(diào)PH至3.0，緩慢冷卻至室溫。再進(jìn)行過(guò)濾，之后用水將酸餅洗至中性。最后在80℃下烘干，即得白色晶體的二元酸。結(jié)果見(jiàn)表1。
比較例1按照CN1255483A實(shí)施例2公開(kāi)的方法，以正十二烷烴作為底物，利用熱帶假絲酵母發(fā)酵生產(chǎn)十二碳二元酸。發(fā)酵結(jié)束后，菌體濃度為14.1g/L，二元酸濃度為144.5g/L，PH為9.3。取發(fā)酵液1000毫升，加熱到98℃，再緩慢冷卻至30℃，靜置1小時(shí)，然后分離回收未反應(yīng)的烷烴。然后添加50g硅藻土，過(guò)濾除菌。并用加800毫升，60℃水洗滌菌餅，洗滌水回收至濾液中。將上述液體加熱到95℃，用3N的硫酸調(diào)PH至6.5，降溫至80℃，保溫20分鐘，緩慢冷卻至室溫。再進(jìn)行過(guò)濾，得到酸餅和濾液。所得濾液添加50g活性炭，在溫度為40℃下攪拌脫色30分鐘。脫色后進(jìn)行過(guò)濾，并給濾液中加入800毫升自來(lái)水，用此濾液溶解酸餅，用3N的硫酸調(diào)PH至3.2，加熱至80℃，冷卻至室溫。再進(jìn)行過(guò)濾，之后用水將酸餅洗至中性。最后在75℃下烘干，即得白色的二元酸晶體。結(jié)果見(jiàn)表1。
比較例2按照CN1147016A公開(kāi)的方法，以正十二烷烴作為底物，利用熱帶假絲酵母發(fā)酵生產(chǎn)十二碳二元酸。發(fā)酵結(jié)束后，菌體濃度為14.1g/L，二元酸濃度為144.5g/L，PH為9.3。取發(fā)酵液1000毫升，加熱到100℃，再緩慢冷卻至38℃，靜置1小時(shí)，然后分離回收未反應(yīng)的烷烴。然后添加20g珍珠巖，用微孔膜除菌。并用加300毫升自來(lái)水洗滌菌餅，洗滌水回收至濾液中。將濾液加熱到90℃，用6N的硫酸調(diào)PH至3.0，緩慢冷卻至室溫。再進(jìn)行過(guò)濾，之后用水將酸餅洗至中性。結(jié)果見(jiàn)表1。
表1

權(quán)利要求
1.一種從正構(gòu)烷烴發(fā)酵液中精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法，包括如下步驟(1)往終止發(fā)酵液中添加1～20g/L的尿素，并加熱破乳，經(jīng)自然冷卻、靜置，分離回收未反應(yīng)的烷烴；(2)除烷烴后的發(fā)酵液加水稀釋至二元酸濃度為70～100g/L，調(diào)節(jié)PH為7.5～12.0，加入吸附劑，攪拌脫色；(3)將脫色后的發(fā)酵液過(guò)濾，用水洗滌濾餅，洗滌液回收到濾液中；(4)加熱步驟(3)所得濾液，用無(wú)機(jī)酸調(diào)PH至4或4以下，經(jīng)冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌和干燥，得到外觀呈白色的長(zhǎng)鏈二元酸產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(2)中吸附劑的加入量為20～80g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述吸附劑選自活性炭和/或活性白土。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，所述吸附劑為活性炭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(2)中攪拌脫色的溫度為10～60℃，脫色時(shí)間為15～30分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(3)中洗滌濾餅所用水量2～10倍于發(fā)酵液體積，洗滌溫度為40～80℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(4)中使用的無(wú)機(jī)酸為硫酸或鹽酸，用無(wú)機(jī)酸調(diào)節(jié)PH為3～4。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(4)中的干燥溫度為40～80℃，干燥時(shí)間為0.5～8h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(4)中洗滌至濾液PH為5～7即可。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述步驟(1)中發(fā)酵液加熱到60～100℃，自然冷卻至10～40℃，靜置時(shí)間為0.5～2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水相法從正構(gòu)烷烴發(fā)酵液中提取并精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法。通過(guò)在加熱破乳時(shí)添加適量尿素，解決了發(fā)酵液乳化嚴(yán)重的問(wèn)題，提高了未反應(yīng)烷烴的回收率；同時(shí)還采用吸附劑來(lái)脫色，將脫色步驟提至除菌之前，使得脫色、除菌一步進(jìn)行，省去一次過(guò)濾步驟，因而簡(jiǎn)化了操作步驟，降低了操作成本。
文檔編號(hào)C12P7/44GK1765869SQ20041005077
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者范峰, 佟明友 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院