專利名稱：一種從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物分離工程領(lǐng)域，具體涉及一種從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法。
背景技術(shù)：
琥珀酸，又稱1，4- 丁二酸，因存在于琥珀中而得名。分子式為C4H6O4,分子量為 118. 09，其結(jié)構(gòu)式如下
琥珀酸是一種二元有機(jī)酸，也是工業(yè)上一種重要的C4平臺(tái)化合物，是微生物三羧酸循環(huán)及厭氧發(fā)酵的重要代謝產(chǎn)物。作為基本有機(jī)化工原材料廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、表面活性劑、清潔劑、綠色溶劑、生物可降解塑料等領(lǐng)域。目前琥珀酸的生產(chǎn)方法可分為以石油基化學(xué)品為原料的化學(xué)合成法和以可再生糖為原料的生物發(fā)酵法。隨著石油儲(chǔ)存量的下降與價(jià)格不斷攀升，以及石油基化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境的影響，生物發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酸是一種趨勢(shì)。發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酸，發(fā)酵液中成分復(fù)雜， 需要將菌體、蛋白等除去，再進(jìn)一步分離純化精制琥珀酸，目前從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法可分為以下四種
(1)有機(jī)溶劑萃取法
通過(guò)添加一種有機(jī)溶劑，有選擇的分離萃取琥珀酸，這也是有機(jī)酸提取常用的方法。但該提取方法，過(guò)程中會(huì)消耗大量有機(jī)溶劑。(2)電滲析法
Berglimd等(美國(guó)專利NO :5034105)發(fā)明了一種電滲析法提取發(fā)酵液中琥珀酸，發(fā)酵液過(guò)濾除菌后，進(jìn)入兩級(jí)電滲析單元，將鹽和不帶電荷的糖、蛋白等分離開(kāi)，琥珀酸鹽轉(zhuǎn)變?yōu)殓晁?，而鹽離子，如Na+，則通過(guò)陽(yáng)離子膜和氫氧根結(jié)合形成相應(yīng)的堿。然而電滲析法電耗較高，裝置和膜價(jià)格也較貴。(3)膜提取法
吳昊等(中國(guó)專利NO =200610086003. 7)發(fā)明了一種膜過(guò)濾提取琥珀酸的方法，首先采用微濾除菌，然后采用超濾膜過(guò)濾，再用活性炭脫色除雜，得到琥珀酸溶液，濃縮結(jié)晶得到琥珀酸晶體。雖然膜過(guò)濾提取，條件溫和，不需要有機(jī)溶劑，但膜過(guò)濾難以除去甲酸和乙酸等雜質(zhì)，此外成本也較高，不適用于大規(guī)模工業(yè)制備。(4)鈣鹽沉淀法
鈣鹽沉淀法是通過(guò)向發(fā)酵液中加入Ca(OH)2或CaCO3來(lái)中和pH和生成琥珀酸鹽沉淀， 之后加入硫酸酸化，沉淀酸解得到琥珀酸。盡管此方法操作簡(jiǎn)便，易于在規(guī)模化生產(chǎn)中使用，但提取過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)上無(wú)法使用的廢渣CaS04。
美國(guó)專利US5168055公開(kāi)了一種采用鈣鹽法分離提取琥珀酸的方法，其技術(shù)路線是首先在發(fā)酵過(guò)程中添加氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH值，在發(fā)酵液中結(jié)晶出琥珀酸鈣。發(fā)酵液經(jīng)過(guò)濾得到菌體、蛋白、琥珀酸鈣的混合沉淀，然后通過(guò)洗滌出去其中的菌體、蛋白等雜質(zhì)；洗滌后的琥珀酸鈣加入濃硫酸酸化成可溶的琥珀酸和不溶的硫酸鈣；過(guò)濾去除硫酸鈣后，琥珀酸溶液經(jīng)過(guò)離子交換樹(shù)脂去除陰陽(yáng)離子，然后獲得琥珀酸，產(chǎn)品中琥珀酸的純度可達(dá)到 80-99%。但該方法對(duì)發(fā)酵菌種要求較高，只適合于發(fā)酵過(guò)程中添加鈣鹽調(diào)節(jié)pH值的發(fā)酵工藝，目前已知的琥珀酸產(chǎn)生菌株在此方面性能不佳，不適合工業(yè)化生產(chǎn)。中國(guó)專利CN101643400A公開(kāi)了一種從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，該方法將琥珀酸發(fā)酵液除菌除雜后得到琥珀酸鹽溶液，并加入氯化鈣反應(yīng)后生成琥珀酸鈣沉淀，反應(yīng)液固液分離后得到琥珀酸鈣固體，加入鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和琥珀酸后，降溫至5-55°C析出琥珀酸固體，固液分離后得到琥珀酸和氯化鈣溶液。該方法提取收率可達(dá)到90%以上，產(chǎn)品純度可達(dá)99. 5%，同時(shí)副產(chǎn)物氯化鈣可重復(fù)利用。但該方法中通入鹽酸還原后得到的琥珀酸和氯化鈣均屬于水可溶性物質(zhì)，很難分離，同時(shí)添加的鹽酸也不能夠重復(fù)利用。目前琥珀酸的發(fā)酵水平可達(dá)到100 g/L以上，轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，達(dá)到工業(yè)化水平。 然而受限于目前提取工藝技術(shù)還不成熟、工業(yè)化成本較高，工業(yè)化放大比較困難，導(dǎo)致目前生物發(fā)酵法生產(chǎn)琥珀酸還處于實(shí)驗(yàn)室階段。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中從發(fā)酵液中提取琥珀酸的溶劑消耗高、產(chǎn)物分離困難的問(wèn)題，進(jìn)而提供了一種提取效率高、收率高、提取原料可循環(huán)利用的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，包括如下步驟
(1)向琥珀酸發(fā)酵液過(guò)濾液中加入氧化鋅，控制溫度70-85°C、生成琥珀酸鋅沉淀；
(2)過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀，并將所述琥珀酸鋅沉淀加水制成懸浮液后通入H2S反應(yīng)， 生成硫化鋅沉淀和琥珀酸溶液；
(3)將濾去硫化鋅沉淀后的琥珀酸溶液濃縮、結(jié)晶得到所需的高純度琥珀酸晶體。所述步驟(1)中，所述琥珀酸和所述氧化鋅的摩爾比例為1:1-1. 5。所述步驟(2)中，在過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀之前還有將步驟(1)反應(yīng)后的溶液降溫至30-40°C的步驟。所述步驟(2)中，所述琥珀酸鋅懸浮液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10-25%。所述步驟(2)中，所述琥珀酸鋅與所述H2S的摩爾比為1:1-1. 5。所述步驟(3)中，所述濃縮步驟溫度為65_80°C，所述結(jié)晶步驟溫度為5_10°C。所述步驟(3)之后還包括再生的步驟(4):將步驟(3)中過(guò)濾得到的硫化鋅沉淀加水制成懸浮液，并流加稀硫酸反應(yīng)，生成H2S氣體和硫酸鋅溶液，收集氣體。所述步驟(4)中，所述硫化鋅懸浮液的重量百分?jǐn)?shù)為10-25%。所述步驟(4)中，所述稀硫酸的濃度為2-10 mol/L。所述步驟(4)后還包括熱解硫酸鋅的步驟(5):將步驟(4)中得到的硫酸鋅溶液濃縮結(jié)晶、并干燥后于700-900°C加熱分解，過(guò)程中得到氧化鋅粉末和三氧化硫氣體，收集氧化鋅粉末。所述步驟(5)后還包括再生硫酸的步驟(6)收集步驟(5)中產(chǎn)生的三氧化硫氣體，通入裝有去離子水的硫酸再生罐中反應(yīng)得到稀硫酸。本發(fā)明的上述技術(shù)方案和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法選用氧化鋅與過(guò)濾菌體后的琥珀酸溶液相反應(yīng)生成可濾出的沉淀，濾出的琥珀酸鋅沉淀通入H2S氣體還原，充分反應(yīng)后得到琥珀酸溶液和可濾出的硫化鋅沉淀，而濾出的硫化鋅沉淀通過(guò)一系列再生過(guò)程則可重新生成反應(yīng)原料氧化鋅和硫化氫以及稀硫酸，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中提取用的原料均可回收利用，節(jié)約資源同時(shí)經(jīng)濟(jì)環(huán)保；
2、整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中每次反應(yīng)過(guò)后的產(chǎn)物分離均是固液相的分離，僅僅采用簡(jiǎn)單的過(guò)濾即可實(shí)現(xiàn)，而且分離效率較高；
3、整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中步驟簡(jiǎn)單且無(wú)污染物廢料產(chǎn)生，反應(yīng)效率較高；
4、將得到的琥珀酸鋅降溫至30-40°C后中低溫?zé)徇^(guò)濾，在保證濾出效率的同時(shí)，可提高琥珀酸鋅回收率；
5、步驟(2)中，琥珀酸鋅的懸浮液可直接通入H2S反應(yīng)，無(wú)需對(duì)琥珀酸鋅懸浮液進(jìn)行預(yù)處理即可反應(yīng)，反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單；
6、步驟(2)中，將過(guò)濾得到的琥珀酸鋅沉淀配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-25%的懸浮液后與 H2S反應(yīng)，本發(fā)明合理選擇了琥珀酸鋅懸浮液的質(zhì)量濃度，為琥珀酸鋅沉淀與H2S的反應(yīng)提供了合理且充分的反應(yīng)條件，最大限度的增大了琥珀酸的提取收率。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
圖1為本發(fā)明所述提取琥珀酸的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的具體工藝條件、物料配比及其結(jié)果僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書(shū)中所描述的本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法將以此工藝流程步驟進(jìn)行。以下實(shí)施例所用的琥珀酸發(fā)酵液均按以下方法發(fā)酵制備
生產(chǎn)菌種為產(chǎn)琥珀酸放線桿菌iActinobacillus succinogenes ATCC 55618)，種子培養(yǎng)基和發(fā)酵培養(yǎng)基組分相同為葡萄糖15%，玉米漿1%，硫酸鎂0. 02%，酵母粉洲，磷酸氫二鈉0. 25%，其余為蒸餾水，以上均指質(zhì)量百分比，初始pH值為6. 5。種子的培養(yǎng)菌種接種于200 mL血清瓶，裝液量為120 mL, 35°C靜置培養(yǎng)M h。種子10 L罐擴(kuò)大培養(yǎng)10 L罐，裝液量為6.5 L，121°C滅菌20 min，然后將種子按 10%接種量接種，轉(zhuǎn)速200 rpm，按風(fēng)量為0. 5 L/min通入N2, CO2和H2的混合氣體，N2, CO2 和H2比例為7. 5: 1.5:1，35°C厭氧培養(yǎng)20 h。
種子100 L罐擴(kuò)培100 L罐，裝液量為65 L，121°C滅菌20 min，然后將上述10 L 罐培養(yǎng)的種子液以10%的接種量接種至100 L罐中進(jìn)行種子液擴(kuò)大培養(yǎng)，轉(zhuǎn)速200 rpm，通 Λ N2、C02和H2的混合氣體，N2、C02和H2比例為7. 5:1. 5:1，風(fēng)量為5 L/min，35°C厭氧培養(yǎng) 12 h0發(fā)酵罐培養(yǎng)1噸罐，裝液量為650 L，121°C滅菌20 min，然后將上述100 L罐培養(yǎng)得到的種子液以10%的接種量接種至1噸罐中發(fā)酵培養(yǎng)，轉(zhuǎn)速200 rpm,通入隊(duì)、0)2和H2的混合氣體，隊(duì)、0)2和!12比例為7. 5:1. 5:1，風(fēng)量為100 L/min，通過(guò)自動(dòng)流加5 mol/L Na2CO3 控制pH在6.0士0. 1，35°C厭氧培養(yǎng)40 h，下罐收集發(fā)酵液。通過(guò)高效液相色譜(HPLC)測(cè)得其中琥珀酸含量為103. 5 g/L，乙酸17. 3 g/L，甲酸1. 8 g/L。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，本發(fā)明中琥珀酸發(fā)酵液也可以采用其它琥珀酸生產(chǎn)菌種根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中介紹的方法經(jīng)厭氧發(fā)酵培養(yǎng)獲得。實(shí)施例1
取新鮮的上述琥珀酸發(fā)酵液，經(jīng)板框壓濾機(jī)硅藻土過(guò)濾除菌，得琥珀酸過(guò)濾液。提取琥珀酸的方法如下
(1)取發(fā)酵過(guò)濾液0.6 M3，加入中和罐中，按ZnO和琥珀酸摩爾比1:1的比例，向中和罐邊加熱升溫邊攪拌加入&ι0，在80°C保溫反應(yīng)30 min,生成琥珀酸鋅沉淀。(2)然后將反應(yīng)液降溫到35°C，過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀，此時(shí)，雖然發(fā)酵液中的乙酸和甲酸也可能跟ZnO發(fā)生反應(yīng)生成乙酸鋅和甲酸鋅，但由于乙酸鋅和甲酸鋅可溶于水， 此過(guò)濾過(guò)程中可以將其去除，而只得到琥珀酸鋅沉淀。在轉(zhuǎn)化罐中，將琥珀酸鋅和去離子水配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為25%的懸浮液，然后按琥珀酸鋅和H2S摩爾比1 1通入H2S,溫度為25°C，過(guò)濾得到ZnS沉淀和琥珀酸溶液。(3)將過(guò)濾得到的琥珀酸溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器減壓蒸發(fā)濃縮到質(zhì)量濃度為80%，操作壓力為-0. IMPa，操作溫度為65°C，然后按琥珀酸含量2. 5%加入晶種，溫度從65°C降到 5°C，過(guò)程中得到琥珀酸結(jié)晶，離心干燥得到琥珀酸晶體，純度為99. 5%，琥珀酸總的收率為 90. 7%ο(4)在H2S再生罐中，按ZnS和去離子水比例1:3配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的懸浮液， 然后攪拌條件下緩慢流加濃度為6 mol/L的稀溶液，反應(yīng)過(guò)程中使溫度維持在60°C， 過(guò)程中生成氣體和SiSO4溶液，其中生成的回收用于上述轉(zhuǎn)化過(guò)程，ZnSO4溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶過(guò)濾得到濕SiSO4并干燥。(5)將干燥后的SiSO4置于熱解器中，900°C熱解30 min,過(guò)程中得到ZnO粉末和 SO3氣體，收集其中的ZnO粉末用于上述中和過(guò)程。(6)在裝有去離子水的再生罐中，通入上述熱解過(guò)程中生成的SO3氣體，生成 H2SO4溶液，調(diào)節(jié)H2SO4濃度后，用于上述H2S的再生過(guò)程。實(shí)施例2
取新鮮琥珀酸發(fā)酵液，經(jīng)板框壓濾機(jī)硅藻土過(guò)濾除菌，得琥珀酸過(guò)濾液。提取琥珀酸的方法如下
(1)取發(fā)酵過(guò)濾液0.6 M3，加入中和罐中，按ZnO和琥珀酸摩爾比1:1.2的比例，向中和罐邊加熱升溫邊攪拌加入&ι0，在85°C保溫25 min,生成琥珀酸鋅沉淀。(2)將反應(yīng)液降溫到40°C，過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀，而乙酸鋅和甲酸鋅可溶于水，此過(guò)程中得以去除。在轉(zhuǎn)化罐中，將琥珀酸鋅和去離子水配制質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%的懸浮液，然后按琥珀酸和摩爾比1 1. 2邊攪拌邊通入氣體，控制溫度為25°C，過(guò)濾得到ZnS沉淀和琥珀酸溶液。(3)將過(guò)濾得到的琥珀酸溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器減壓蒸發(fā)濃縮到質(zhì)量濃度為75%，操作壓力為-0. IMPa，操作溫度為75°C，然后按琥珀酸含量2. 0%加入晶種，溫度從75°C降到 7°C，過(guò)程中得到琥珀酸結(jié)晶，離心干燥得到琥珀酸晶體，純度為99. 6%，琥珀酸總的收率為 93. 4%ο(4)在再生罐中，將ZnS和去離子水配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的懸浮液，然后緩慢流加濃度為2 mol/L的溶液，反應(yīng)過(guò)程中使溫度維持在60°C，過(guò)程中生成H2S氣體和SiSO4溶液，其中生成的回收用于上述轉(zhuǎn)化過(guò)程，ZnSO4溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶過(guò)濾得到濕 ZnSO4并干燥。(5)將干燥后的SiSO4置于熱解器中，800°C熱解45 min，過(guò)程中得到ZnO粉末和 SO3氣體，其中ZnO用于上述中和過(guò)程。(6)在裝有去離子水的再生罐中，通入上述熱解過(guò)程中生成的SO3氣體，生成 H2SO4溶液，調(diào)節(jié)H2SO4濃度后，用于上述H2S的再生過(guò)程。實(shí)施例3
取新鮮的上述琥珀酸發(fā)酵液，經(jīng)板框壓濾機(jī)硅藻土過(guò)濾除菌，得琥珀酸過(guò)濾液。提取琥珀酸的方法如下
(1)新鮮琥珀酸發(fā)酵液，經(jīng)板框壓濾機(jī)硅藻土過(guò)濾除菌，得琥珀酸過(guò)濾液。取發(fā)酵過(guò)濾液0.6 M3，加入中和罐中，按ZnO和琥珀酸摩爾比1:1.5的比例，向中和罐邊加熱升溫邊攪拌加入SiO，在70°C保溫40 min。(2)將步驟(1)反應(yīng)得到的懸浮液降溫到30°C，過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀，而乙酸鋅和甲酸鋅可溶于水，此過(guò)程中得以去除。在轉(zhuǎn)化罐中，將琥珀酸鋅和去離子水配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的懸浮液，然后攪拌條件下，按琥珀酸和H2S摩爾比1 1. 5通入H2S,溫度為25°C，過(guò)濾得到ZnS沉淀和琥珀酸溶液。(3)將收集的琥珀酸溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器減壓蒸發(fā)濃縮到質(zhì)量濃度為85%，操作壓力為-0. IMPa，操作溫度為80°C，然后按琥珀酸含量3. 0%加入晶種，溫度從80°C降到10°C，過(guò)程中得到琥珀酸結(jié)晶，離心干燥得到琥珀酸晶體，純度為99. 7%，琥珀酸總的收率為92. 5%。(4)在H2S再生罐中，將ZnS沉淀和去離子水配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%的懸浮液， 然后緩慢流加濃度為10 mol/L WH2SO4溶液，反應(yīng)過(guò)程中使溫度維持在60°C，過(guò)程中生成 H2S氣體和SiSO4溶液，其中生成的回收用于上述轉(zhuǎn)化過(guò)程，ZnSO4溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶過(guò)濾得到濕SiSO4。(5)將干燥后的SiSO4置于熱解器中，700°C熱解60 min，過(guò)程中得到ZnO粉末和 SO3氣體，其中ZnO用于上述中和過(guò)程。(6)在裝有去離子水的再生罐中，通入上述熱解過(guò)程中生成的SO3氣體，生成 H2SO4溶液，調(diào)節(jié)H2SO4濃度后，用于上述H2S的再生過(guò)程。實(shí)施例4取新鮮的上述琥珀酸發(fā)酵液，經(jīng)板框壓濾機(jī)硅藻土過(guò)濾除菌，得琥珀酸過(guò)濾液。提取琥珀酸的方法如下
(1)取發(fā)酵過(guò)濾液0.6 M3，加入中和罐中，按ZnO和琥珀酸摩爾比1:1的比例，向中和罐邊加熱升溫邊攪拌加入&ι0，在80°C保溫30 min,生成琥珀酸鋅沉淀。(2)然后將反應(yīng)液降溫到35°C，過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀，而乙酸鋅和甲酸鋅可溶于水，此過(guò)程中得以去除。在轉(zhuǎn)化罐中，按琥珀酸鋅和去離子水比例1:4配制質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%的懸浮液，加入重量百分比為20%的琥珀酸溶液，且所加琥珀酸溶液的體積為上述琥珀酸鋅懸浮液體積的1倍。然后攪拌條件下，按琥珀酸和H2S摩爾比1 1通入H2S,控制溫度為25°C，過(guò)濾得到 ZnS沉淀和琥珀酸溶液。(3)將過(guò)濾得到的琥珀酸溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器減壓蒸發(fā)濃縮到質(zhì)量濃度為80%，操作壓力為-0. 1 MPa，操作溫度為65°C，然后按琥珀酸含量2. 5%加入晶種，溫度從65°C降到5°C， 過(guò)程中得到琥珀酸結(jié)晶，去離子水洗滌，離心干燥得到琥珀酸晶體，純度為99. 1%，琥珀酸總的收率為85. 4%。(4)在H2S再生罐中，按ZnS和去離子水比例1:3配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的懸浮液， 然后緩慢流加濃度為6 mol/L的稀H2SO4溶液，反應(yīng)過(guò)程中使溫度維持在60°C，過(guò)程中生成 H2S氣體和SiSO4溶液，其中生成的回收用于上述轉(zhuǎn)化過(guò)程，ZnSO4溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶過(guò)濾得到濕SiSO4并干燥。(5)將干燥后的SiSO4置于熱解器中，900°C熱解30 min,過(guò)程中得到ZnO粉末和 SO3氣體，收集其中的ZnO粉末用于上述中和過(guò)程。(6)在裝有去離子水的再生罐中，通入上述熱解過(guò)程中生成的SO3氣體，生成 H2SO4溶液，調(diào)節(jié)H2SO4濃度后，用于上述H2S的再生過(guò)程。實(shí)施例5
取新鮮的上述琥珀酸發(fā)酵液，經(jīng)板框壓濾機(jī)硅藻土過(guò)濾除菌，得琥珀酸過(guò)濾液。提取琥珀酸的方法如下
(1)取發(fā)酵過(guò)濾液0.6 M3，加入中和罐中，按ZnO和琥珀酸摩爾比1:1的比例，向中和罐邊加熱升溫邊攪拌加入ai0，80°C保溫30 min，生成琥珀酸鋅沉淀。(2)然后將反應(yīng)液直接趁熱過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀，而乙酸鋅和甲酸鋅可溶于水， 此過(guò)程中得以去除。在轉(zhuǎn)化罐中，按琥珀酸鋅和去離子水比例1:4配制質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20%的懸浮液，然后攪拌條件下，按琥珀酸和H2S摩爾比1 1通入H2S,溫度為25°C，過(guò)濾得到ZnS沉淀和琥珀酸溶液。(3)將過(guò)濾得到的琥珀酸溶液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器減壓蒸發(fā)濃縮到質(zhì)量濃度為80%，操作壓力為-0. IMPa，操作溫度為65°C，然后按琥珀酸含量2. 5%加入晶種，溫度從65°C降到 5°C，過(guò)程中得到琥珀酸結(jié)晶，離心干燥得到琥珀酸晶體，純度為98. 9%，琥珀酸總的收率為 87. 8%ο(4)在H2S再生罐中，將ZnS沉淀和去離子水配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為15%的懸浮液， 然后緩慢流加濃度為6 mol/L的稀H2SO4溶液，反應(yīng)過(guò)程中使溫度維持在60°C，過(guò)程中生成 H2S氣體和SiSO4溶液，其中生成的回收用于上述轉(zhuǎn)化過(guò)程，ZnSO4溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶過(guò)濾得到濕SiSO4并干燥。(5)將干燥后的SiSO4置于熱解器中，900°C熱解30 min,過(guò)程中得到ZnO粉末和 SO3氣體，收集其中的ZnO粉末用于上述中和過(guò)程。(6)在裝有去離子水的再生罐中，通入上述熱解過(guò)程中生成的SO3氣體，生成 H2SO4溶液，調(diào)節(jié)H2SO4濃度后，用于上述H2S的再生過(guò)程。實(shí)施例6
本實(shí)施例提取新鮮發(fā)酵液中的琥珀酸的方法與實(shí)施例2中所記載的方法及工藝參數(shù)相同，其區(qū)別僅在于步驟(2)中將過(guò)濾得到的琥珀酸鋅沉淀和去離子水配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%的懸浮液，并通入H2S氣體反應(yīng)反應(yīng)，結(jié)晶并干燥后得到的琥珀酸晶體的純度為 98. 8%，琥珀酸的總收率為86. 9%。實(shí)施例7
本實(shí)施例提取新鮮發(fā)酵液中的琥珀酸的方法與實(shí)施例2中所記載的方法及工藝參數(shù)相同，其區(qū)別僅在于步驟(2)中將過(guò)濾得到的琥珀酸鋅沉淀和去離子水配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30%的懸浮液，并通入H2S氣體反應(yīng)反應(yīng)，結(jié)晶并干燥后得到的琥珀酸晶體的純度為 98. 7%，琥珀酸的總收率為87. 3 %。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)向琥珀酸發(fā)酵液過(guò)濾液中加入氧化鋅，控制溫度70-85°C、生成琥珀酸鋅沉淀；(2)過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀，并將所述琥珀酸鋅沉淀加水制成懸浮液后通入H2S反應(yīng)， 生成硫化鋅沉淀和琥珀酸溶液；(3)將濾去硫化鋅沉淀后的琥珀酸溶液濃縮、結(jié)晶得到所需的高純度琥珀酸晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于所述步驟(2)中，在過(guò)濾得到琥珀酸鋅沉淀之前還有將步驟(1)反應(yīng)后的溶液降溫至 30-40°C的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于 所述步驟(1)中，所述琥珀酸和所述氧化鋅的摩爾比例為1:1-1. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于 所述步驟(2)中，所述琥珀酸鋅懸浮液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10-25%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于 所述步驟(2)中，所述琥珀酸鋅與所述H2S的摩爾比為1:1-1. 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于 所述步驟(3)中，所述濃縮步驟溫度為65-80°C，所述結(jié)晶步驟溫度為5-10°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于所述步驟(3)之后還包括再生的步驟(4)將步驟(3)中過(guò)濾得到的硫化鋅沉淀加水制成懸浮液，并流加稀硫酸反應(yīng)，生成氣體和硫酸鋅溶液，收集氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于 所述步驟(4)中，所述硫化鋅懸浮液的重量百分?jǐn)?shù)為10-25%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于 所述步驟(4)中，所述稀硫酸的濃度為2-10 mol/L。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于所述步驟(4)后還包括熱解硫酸鋅的步驟(5):將步驟(4)中得到的硫酸鋅溶液濃縮結(jié)晶、并干燥后于700-900°C加熱分解，過(guò)程中得到氧化鋅粉末和三氧化硫氣體，收集氧化鋅粉末。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，其特征在于所述步驟(5)后還包括再生硫酸的步驟(6)收集步驟(5)中產(chǎn)生的三氧化硫氣體，通入裝有去離子水的再生罐中反應(yīng)得到稀硫酸。
全文摘要
本發(fā)明屬于生物分離工程領(lǐng)域，具體涉及一種從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法。本發(fā)明所述從發(fā)酵液中提取琥珀酸的方法，選用氧化鋅與過(guò)濾菌體后的琥珀酸發(fā)酵液相反應(yīng)生成可濾出的琥珀酸鋅沉淀，濾出的沉淀通入H2S氣體還原，充分反應(yīng)后得到琥珀酸溶液和可濾出的硫化鋅沉淀，其中琥珀酸溶液經(jīng)濃縮、結(jié)晶即得琥珀酸產(chǎn)品，而濾出的硫化鋅沉淀通過(guò)一系列再生過(guò)程則可重新生成提取用原料氧化鋅和硫化氫以及稀硫酸，整個(gè)工藝過(guò)程中提取用的原料均可回收利用，節(jié)約資源同時(shí)經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
文檔編號(hào)C07C51/487GK102358716SQ20111031408
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者付吉明, 張全景, 李斌, 王喬隆, 王新建 申請(qǐng)人:山東天力藥業(yè)有限公司