一種精製長鏈二元酸的方法

2023-09-10 20:31:30

專利名稱：一種精製長鏈二元酸的方法
技術領域：
本發明涉及一種從正構烷烴發酵液中精製長鏈二元酸的方法，特別是從C10～C18正構烷烴發酵液中精製長鏈二元酸的方法。
背景技術：
長鏈二元酸是由微生物發酵長鏈正構烷烴而得到的代謝產物。其發酵液是一複雜的多相體系，其中含有水、未反應的烷烴和各種培養基組分，微生物細胞，自溶的細胞碎片及蛋白、色素、各種代謝產物，長鏈二元酸，還有油、水、細胞的乳化體。這種複雜的多相體系增加了提取二元酸的難度，影響到產品的純度和收率。
目前提取長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題，但由於溶劑法存在投資大，產品中殘留有溶劑和烷烴以及生產安全性和環境汙染等問題，該方法的使用受到了很大限制。傳統的水相法雖然克服了溶劑法的缺陷，但是其產品純度和收率不能到達較高指標，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酵液加熱除去未反應的烷烴，再加硅藻過濾除菌；濾液經調PH值得到酸餅和濾液；濾液又加活性炭脫色，然後過濾；又用脫色後的濾液溶解之前得到的酸餅，酸化，最後得到結晶，經烘乾得到二元酸產品。此方法操作步驟繁瑣，操作成本高，而且二元酸產品收率太低，純度亦不高，烷烴回收率低。
CN1147016A公開了一種精製二元酸的方法將終止發酵液加熱除去未反應的烷烴，再加珍珠巖，用微濾膜除菌，再將濾液酸化結晶，經烘乾得到二元酸產品。此方法所用設備昂貴，而且由於沒有進行脫色處理，因此所得產品的純度較低，最高不超過96％，烷烴回收率較低。

發明內容
針對現有技術的不足之處，本發明的目的在於提供一種採用水相法從多相發酵體系中精製長鏈二元酸的改進方法，既可以提高產品收率和純度，又可提高未反應烷烴的回收率。
本發明從正構烷烴發酵液中精製長鏈二元酸的方法為(1)往終止發酵液中添加1～20g/L的尿素，並加熱到60～100℃，再自然冷卻至10～40℃，靜置0.5～2小時，分離回收未反應的烷烴；(2)除烷烴後的發酵液加水稀釋至二元酸濃度為70～100g/L，加鹼調節PH值為7.5～12.0，往發酵液中加入20～80g/L的吸附劑，在溫度10～60℃下攪拌脫色15～30分鐘；(3)脫色結束後，將發酵液過濾，並用2～10倍於發酵液體積，溫度為40～80℃的水洗滌濾餅，並將洗滌液回收到濾液中；(4)將第(3)步所得濾液加熱到80～100℃，用無機酸調PH至4或4以下，自然冷卻至室溫進行結晶；所得晶液過濾，並用水洗滌至濾液PH為5～7，較好為中性，即得到長鏈二元酸酸餅；所得酸餅在40～80℃下乾燥0.5～8h，即得到外觀呈白色的長鏈二元酸產品。
從發酵液中精製長鏈二元酸之前，首先要分離回收未反應的烷烴。由於一部分烷烴、水和細胞形成乳化相，使得烷烴不易直接分離，所以必須進行破乳。本發明通過往發酵液中添加尿素，以此來改變發酵液的性質，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較少；乳化嚴重，尿素加入量可以相對多些。再將發酵液加熱到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，待油相與水相分離完全後，回收未反應的烷烴。尿素的加入改變了發酵液的性質，使得破乳更易進行，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。
將上述除烷烴後的發酵液用水稀釋至二元酸濃度為70～100g/L，用鹼調節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/分鐘的低轉速下攪拌即可。
上述所用的鹼可以是鹼金屬的氫氧化物如NaOH、KOH等，所用的吸附劑選自活性炭、活性白土等適於二元酸脫色的吸附劑中的一種或幾種。
脫色結束後，將含吸附劑的發酵液進行過濾，並用水洗滌濾餅，以洗脫吸附在吸附劑上的二元酸。洗滌水的體積2～10倍於發酵液體積，以4～8倍於發酵液體積為佳；水溫為40～80℃，以50～70℃為宜。將洗滌液回收到濾液中。經過濾可以同時除去吸附劑、菌體，和蛋白等不溶雜質，得到清澈透明的液體，其中二元酸以二元酸鹽的形式存在於液體中。
再將上述溶液加熱到80～100℃，溫度最好控制在85～98℃；用無機酸調PH至4.0或4.0以下，較適宜PH為3.0～4.0，所用的無機酸可以是H2SO4、HCl或H3PO4；然後自然冷卻至室溫，二元酸即緩慢析出，晶體緩慢長大。所得晶體晶型規則完整，顆粒較大，純度高，利於產品過濾水洗。
將上述所得晶液進行過濾，並且用水洗滌酸餅，水溫為室溫，洗至濾液PH為5～7即可，所得酸餅在40～80℃下乾燥0.5～8h即得到外觀呈白色的二元酸產品。
本發明和現有技術相比有以下優點1、對發酵液進行分油時添加尿素，再進行加熱破乳，這樣比單純的採用熱處理破乳分離未反應烷烴的效果更好，提高了未反應烷烴的回收率。
2、脫色在除菌前進行，通過過濾除去吸附劑，菌體和蛋白等雜質，可以免除單純的過濾除菌操作步驟，簡化了操作步驟，提高了產品的收率，降低操作成本；而且吸附劑在過濾過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，在低濃度下進行酸析結晶，所得二元酸晶體晶型規則完整，顆粒較大，不含雜質，易於過濾。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步理解本發明的技術方案。
實施例1以正十二烷烴作為底物，利用熱帶假絲酵母發酵生產十二碳二元酸。發酵結束後，菌體濃度為12.3g/L，二元酸濃度為124.5g/L，PH為8.0。取發酵液1000毫升，加10g尿素，加熱到98℃，再緩慢冷卻至20℃，靜置1小時，然後分離回收未反應的烷烴。然後加550毫升水稀釋，添加70g活性炭，在溫度為20℃下攪拌脫色20分鐘，再進行過濾。過濾結束後用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PH至3.5，緩慢冷卻至室溫進行結晶。再進行過濾，之後用水將酸餅洗至中性。最後在80℃下烘乾，即得白色的二元酸晶體。結果見表1。
實施例2以正十三烷烴作為底物，利用熱帶假絲酵母發酵生產十二碳二元酸。發酵結束後，菌體濃度為14.1g/L，二元酸濃度為144.5g/L，PH為9.3。取發酵液1000毫升，加12g尿素，加熱到100℃，再緩慢冷卻至30℃，靜置1小時，然後分離回收未反應的烷烴。然後加800毫升水稀釋，添加72g活性炭，在溫度為30℃下攪拌脫色30分鐘，再進行過濾。過濾結束後用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PH至3.0，緩慢冷卻至室溫。再進行過濾，之後用水將酸餅洗至中性。最後在75℃下烘乾，即得白色的二元酸晶體。結果見表1。
實施例3取十二碳和十三碳混合二元酸發酵液1000ml。菌體濃度為11.5g/L，二元酸濃度為124.7g/L，PH為8.5。在發酵液中添加5g尿素，加熱到100℃，在緩慢冷卻至30℃，靜置1小時，然後分離回收未反應的烷烴。再加650毫升水稀釋，添加55g活性白土，在溫度為30℃下攪拌脫色20分鐘，再進行過濾。過濾結束後用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PH至3.0，緩慢冷卻至室溫。再進行過濾，之後用水將酸餅洗至中性。最後在80℃下烘乾，即得白色晶體的二元酸。結果見表1。
比較例1按照CN1255483A實施例2公開的方法，以正十二烷烴作為底物，利用熱帶假絲酵母發酵生產十二碳二元酸。發酵結束後，菌體濃度為14.1g/L，二元酸濃度為144.5g/L，PH為9.3。取發酵液1000毫升，加熱到98℃，再緩慢冷卻至30℃，靜置1小時，然後分離回收未反應的烷烴。然後添加50g硅藻土，過濾除菌。並用加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PH至6.5，降溫至80℃，保溫20分鐘，緩慢冷卻至室溫。再進行過濾，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。脫色後進行過濾，並給濾液中加入800毫升自來水，用此濾液溶解酸餅，用3N的硫酸調PH至3.2，加熱至80℃，冷卻至室溫。再進行過濾，之後用水將酸餅洗至中性。最後在75℃下烘乾，即得白色的二元酸晶體。結果見表1。
比較例2按照CN1147016A公開的方法，以正十二烷烴作為底物，利用熱帶假絲酵母發酵生產十二碳二元酸。發酵結束後，菌體濃度為14.1g/L，二元酸濃度為144.5g/L，PH為9.3。取發酵液1000毫升，加熱到100℃，再緩慢冷卻至38℃，靜置1小時，然後分離回收未反應的烷烴。然後添加20g珍珠巖，用微孔膜除菌。並用加300毫升自來水洗滌菌餅，洗滌水回收至濾液中。將濾液加熱到90℃，用6N的硫酸調PH至3.0，緩慢冷卻至室溫。再進行過濾，之後用水將酸餅洗至中性。結果見表1。
表1

權利要求
1.一種從正構烷烴發酵液中精製長鏈二元酸的方法，包括如下步驟(1)往終止發酵液中添加1～20g/L的尿素，並加熱破乳，經自然冷卻、靜置，分離回收未反應的烷烴；(2)除烷烴後的發酵液加水稀釋至二元酸濃度為70～100g/L，調節PH為7.5～12.0，加入吸附劑，攪拌脫色；(3)將脫色後的發酵液過濾，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，用無機酸調PH至4或4以下，經冷卻、結晶、過濾、洗滌和乾燥，得到外觀呈白色的長鏈二元酸產品。
2.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(2)中吸附劑的加入量為20～80g/L。
3.根據權利要求1所述的方法，所述吸附劑選自活性炭和/或活性白土。
4.根據權利要求3所述的方法，所述吸附劑為活性炭。
5.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(2)中攪拌脫色的溫度為10～60℃，脫色時間為15～30分鐘。
6.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(3)中洗滌濾餅所用水量2～10倍於發酵液體積，洗滌溫度為40～80℃。
7.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(4)中使用的無機酸為硫酸或鹽酸，用無機酸調節PH為3～4。
8.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(4)中的乾燥溫度為40～80℃，乾燥時間為0.5～8h。
9.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(4)中洗滌至濾液PH為5～7即可。
10.根據權利要求1所述的方法，所述步驟(1)中發酵液加熱到60～100℃，自然冷卻至10～40℃，靜置時間為0.5～2小時。
全文摘要
本發明涉及一種水相法從正構烷烴發酵液中提取並精製長鏈二元酸的方法。通過在加熱破乳時添加適量尿素，解決了發酵液乳化嚴重的問題，提高了未反應烷烴的回收率；同時還採用吸附劑來脫色，將脫色步驟提至除菌之前，使得脫色、除菌一步進行，省去一次過濾步驟，因而簡化了操作步驟，降低了操作成本。
文檔編號C12P7/44GK1765869SQ20041005077
公開日2006年5月3日 申請日期2004年10月29日 優先權日2004年10月29日
發明者範峰, 佟明友 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院