一種提高有機酸產品質量的方法

2023-12-09 11:21:41

一種提高有機酸產品質量的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高有機酸產品質量的方法。該方法包括：終止發酵液進行預處理以除去菌體，然後進行酸化使有機酸結晶析出，獲得有機酸結晶液，有機酸結晶液經過濾，所得有機酸濾餅與水混合打漿，再經過濾得到有機酸濾餅，經乾燥得到有機酸粗產品。本發明方法不僅降低了有機酸粗產品的灰分和總氮，而且節省了大量的水資源，通過進一步的精製更容易得到聚合級產品。
【專利說明】一種提高有機酸產品質量的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種提高有機酸產品質量的方法，特別是從發酵液中獲得較高質量有機酸粗產品的方法。
【背景技術】
[0002]本發明所指的有機酸分子通式為CnH2n_204，其中η為10_18，該類有機酸難溶於水，是微生物利用液蠟等發酵而得到的代謝產物。其發酵液是複雜的多相體系，其中含有未反應的碳源、微生物細胞及碎片、未利用的培養基和代謝產物以及微生物的分泌物等，尤其是其中含有大量蛋白質和灰分等雜質，給該種類有機酸粗品的提取及進一步精製生產聚合級產品帶來了困難。為了達到聚合級精製的原料要求，提取的有機酸粗品需要大量的水洗滌其中包埋的灰分和蛋白等，浪費了大量的寶貴水資源。
[0003]CN01142806.6公開了一種長鏈二元酸的精製方法。其中長鏈二元酸粗產品即乾粉的提取方法為:將發酵終止液在3(T90°C溫度下，在鹼性環境中靜置分層，取出發酵清液和菌體加入活性炭脫色，同時除去菌體，再將脫色清液酸化結晶後，冷卻降至室溫，再進行過濾和水洗，最後乾燥得二元酸乾粉。該方法中在酸化結晶後，一般需要冷卻至室溫後進行過濾，然後再用大量的洗滌水進行洗滌以除去濾餅中的灰分和蛋白質等雜質，這樣過濾所得濾餅比較緻密，即使採用大量的水洗滌濾餅，洗滌後的濾餅中依然包含較多的灰分和蛋白質，為後續的精製增加了難度。而且，還浪費了大量的水資源，又為廢水的處理增加了難度。
【發明內容】

[0004]針對現有技術的不足，本發明提供了一種提高有機酸產品質量的方法。本發明方法不僅降低了有機酸粗產品的灰分和總氮，而且節省了大量的水資源，通過進一步的精製更容易得到聚合級產品。
[0005]本發明的提高有機酸產品質量的方法，包括:
1、終止發酵液進行預處理以除去菌體，然後進行酸化使有機酸結晶析出，獲得有機酸結晶液；
I1、有機酸結晶液經過濾得到有機酸濾餅；
II1、將有機酸濾餅與水混合打漿，再經過濾得到有機酸濾餅；其中有機酸濾餅與水混合打漿，水用量為有機酸濾餅重量的50wt%~500wt%，優選為100wt%~300wt%，所述的混合打漿的溫度為50°C~130°C，優選60°C~110°C，打漿攪拌時間為3(T60min，過濾溫度為60 0C ~110。。；
IV、步驟III得到的有機酸濾餅，經乾燥得到有機酸粗產品。
[0006]本發明方法中，步驟I所述終止發酵液為微生物利用液蠟發酵而得到的代謝產物，其中含有的有機酸分子通式為CnH2n_204，其中η為10-18，有機酸可以是單一一種有機酸，也可以是混合有機酸。[0007]本發明方法中，步驟I所述的酸化可以採用常規方法進行。所述酸化的pH值為2.0~4.0，加熱溫度為801:~100°C。本發明上述酸化所用的酸可以是任意濃度的H2S04、HNO3、 HCl 或 H3PO4。
[0008]步驟II中，有機酸結晶液採用常規方式過濾。
[0009]步驟IV中，濾餅不採用在線洗滌的方式，而是將濾餅取出與熱水混合打漿的處理方法。根據對有機酸粗品的質量要求，可選擇性增加熱水打漿處理的次數。所述的打漿用水可為工業用水、自來水、軟化水、去離子水，優選為去離子水。為節約資源，過濾溫度與熱水打漿的溫度相同，不需額外的降溫或升溫。
[0010]本發明方法中，步驟II或步驟III提及的過濾得到的濾液，進行冷卻降溫，冷卻溫度一般為使有機酸充分結晶為止，溫度一般為20°c~30°C，以回收其中有機酸，提高產品純度。
[0011]本發明方法可以提高單一種類的有機酸粗品質量，也可以提高混合有機酸粗品質量。
[0012]本發明方法中，所得的有機酸粗產品可以作為進一步精製的原料，由於粗產品中灰分和蛋白質等微小難脫除的雜質含量少，更容易進行精製，並容易達到聚合級產品的要求。
[0013]本發明方法中，有機酸濾餅不採用在線的水洗滌的方式，而是將濾餅取出與熱水混合打漿的處理方法。將濾餅與熱水在攪拌的作用下充分混合，使濾餅中包埋的灰分和蛋白等雜質完全釋放到水溶液中，並在隨後熱過濾過程中，更進一步脫除有機酸中的雜質，提高了粗品的純度，相比在線洗滌濾餅的方式，節約了大量的水資源。這對保證後續精製提純裝置的穩定運轉，簡化精製提純步驟，提高產品合格率等方面，具有重要的作用，對後續合成工程塑料等聚合產品的質量影響也是非常明顯的。
[0014]本發明方法，在獲得高純度有機酸產品的同時，還具有工藝過程簡單，能耗低，物料消耗少等優點。
【具體實施方式】
[0015]下面通過實施例進一步說明本發明的提高有機酸粗品質量的方法。本發明中，wt%為質量分數。
[0016]本發明方法中，終止發酵液中含有液蠟、菌體、未利用的培養基、代謝產物以及微生物分泌物等，尤其是其中含有大量蛋白質、色素等雜質。本發明步驟I中，在酸化之前進行預處理以除去菌體等雜質，預處理可以採用本領域通常的方法，如可以採用下列至少一種方案:
(1)將終止發酵液加熱到75°c^90oC，進入微濾和/或超濾裝置，脫除菌體等，得到的濾液再進行酸化，得到有機酸結晶液；
(2)將終止發酵液加熱至85°C~100°C並靜置，分去上層的液蠟，然後降溫至600C~90°C，經過微濾和/或超濾裝置，過濾除去菌體等雜質得到濾液，得到的濾液再進行酸化，得到有機酸結晶液；
(3)將終止發酵液加熱至75°c~10(rc，加鹼調節pH值至8~14，靜置分層，然後分去上層殘留的液蠟，下層的菌體和發酵清液降溫至60°C~90°C，經過微濾和/或超濾裝置，過濾除去菌體等雜質，得到的濾液再進行酸化，得到機酸鹽結晶液。
[0017](4)~(6)在方法(I)、方法(2)或方法(3)經微濾和/或超濾裝置過濾所得的濾液中加入吸附劑，經吸附脫色後，過濾得到的濾液再進行酸化，得到有機酸結晶液；其中所用的吸附劑為活性炭、活性白土等中的一種或多種，優選為活性炭，加入量為有機酸幹基重量的0.5~5.0wt%，優選為0.5wt%~2.0wt%,吸附時間為30min~60min。
[0018]實施例1
取200ml由熱帶假絲酵母菌發酵得到C12H22O4有機酸發酵液，濃度為160g/l的發酵液，加熱90°C，並調節pHIO，靜置約2h，然後分去上層液蠟。下層的菌體和發酵清液降溫至80°C，經過陶瓷微濾膜過濾得到有機酸鹽濾液。用H2SO4將有機酸鹽濾液的pH值調至3.0,加熱至80°C，得到C12H22O4有機酸結晶液。
[0019]將80°C的C12H22O4有機酸結晶液過濾，得到有機酸溼濾餅。將濾餅與90ml去離子水混合打漿，加熱至100°c，攪拌條件下混合60min，有機酸漿液在100°C下過濾得到有機酸粗品。粗產品質量見表1。
[0020]實施例2
取200ml由熱帶假絲酵母菌發酵得到C13H24O4有機酸發酵液，濃度為154g/l的發酵液，加熱85°C，經陶瓷微濾膜過濾得到有機酸鹽濾液，向其中加入0.5g活性炭，脫色30min後過濾。用H2SO4將脫色濾液的pH值調至3.0，加熱至85°C，得到C13H24O4有機酸結晶液。
[0021]將85°C的C13H24O4有機酸結晶液過濾，得到有機酸溼濾餅。將濾餅與60ml去離子水混合打漿，加熱至95°C ，攪拌條件下混合60min，有機酸漿液在95°C下過濾得到有機酸粗品。粗產品質量見表1。
[0022]實施例3
取200ml由熱帶假絲酵母菌發酵得到C14H26O4有機酸發酵液，濃度為176g/l的發酵液，加熱至80°C，經陶瓷微濾膜過濾，脫除菌體及殘餘的液蠟得到有機酸鹽濾清液。於濾液中加H2SO4調節pH值至2.4，並加熱至85°C，得到C14H26O4有機酸結晶液。
[0023]將85°C的C14H26O4有機酸結晶液過濾，得到有機酸溼濾餅。將濾餅與70ml去離子水混合打漿，加熱至110°c，攪拌條件下混合60min，有機酸漿液在110°C下過濾得到有機酸粗品。粗產品質量見表1。
[0024]實施例4
取200ml濃度為155g/l的C13H24O4和C14H26O4有機酸發酵液，加熱至80°C，經陶瓷微濾膜過濾，脫除菌體得到濾液。向其中加入0.5g活性炭，脫色30min後過濾，於脫色濾液中加H2SO4調節pH值至3.0，並加熱至70°C，得到混合C13H24O4和C14H26O4有機酸結晶液。
[0025]將70°C的C12H22O4有機酸結晶液過濾，得到有機酸溼濾餅。將濾餅與90ml去離子水混合打漿，加熱至70°C，攪拌條件下混合60min，有機酸漿液在70°C下過濾得到有機酸粗品。粗產品質量見表1。
[0026]實施例5
取200ml由熱帶假絲酵母菌發酵得到C12H22O4有機酸發酵液，濃度為160g/l的發酵液，加熱至80°C，經過陶瓷微濾膜過濾，脫除菌體得到濾液。向濾液中加入0.5g的活性炭脫色並過濾，得到脫色液。用硫酸將脫色液的PH值調至3.0，加熱至95°C，得到C12H22O4有機酸結晶液。[0027]將95°C的C12H22O4有機酸結晶液過濾，得到有機酸溼濾餅。將濾餅與100ml去離子水混合打漿，加熱至95°C，攪拌條件下混合60min，有機酸漿液在95°C下過濾得到有機酸粗品。粗產品質量見表1。
[0028]比較例
本例有機酸粗品的獲得，採用CNOl 142806.6公開的方法。
[0029]取200ml由熱帶假絲酵母菌發酵得到C12H22O4有機酸發酵液，濃度為160g/l的發酵液，將發酵液加熱到80°C，經過陶瓷微濾膜過濾，脫除菌體得到濾液。向濾液中加入0.5g的活性炭脫色並過濾。用硫酸將濾液的pH值調至3.0，加熱至95°C，然後緩慢降溫至30°C過濾，得到濾餅，並用水洗滌濾餅三次，共用水300ml，得到有機酸粗品。粗品質量見表1。
[0030]表1有機酸粗產品質量___
【權利要求】
1.一種提高有機酸產品質量的方法，包括: 1.終止發酵液進行預處理以除去菌體，然後進行酸化使有機酸結晶析出，獲得有機酸結晶液； I1、有機酸結晶液經過濾得到有機酸濾餅； II1、將有機酸濾餅與水混合打漿，再經過濾得到有機酸濾餅；其中有機酸濾餅與水混合打漿，水用量為有機酸濾餅重量的50Wt°/r500Wt%，所述的混合打漿的溫度為500C~130°C，打漿攪拌時間為3(T60min，過濾溫度為60°C ^llO0C ； IV、步驟III得到的有機酸濾餅，經乾燥得到有機酸粗產品。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於步驟IV中，濾餅與水混合打漿，水用量為有機酸濾餅重量的100Wt9T300wt%，所述的混合打漿的溫度為60°C ~110°C，打漿攪拌時間為30~60min，過濾溫度為60°C~110°C。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:將步驟I1、III中過濾得到的濾液冷卻降溫至20°C~30°C，使其中溶解的有機酸析出，過濾並回收有機酸。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:步驟I所述終止發酵液為微生物利用液蠟發酵而得到的代謝產物，其中含有的有機酸分子通式為CnH2n_204，其中η為10-18，有機酸是單一一種有機酸，或者是混合有機酸。
5.按照權利要求1所 述的方法，其特徵在於:步驟I所述酸化的pH值為2.0-4.0，加熱溫度為80°c ^lOO0C，酸化所用的酸是任意濃度的H2S04、HNO3> HCl或Η3Ρ04。
6.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:步驟IV中，將濾餅與水混合打漿的次數為一次或多次，所述打漿用水為工業用水、自來水、軟化水或去離子水。
7.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於:步驟I中，在酸化之前進行預處理以除去菌體的方法採用下列至少一種: (1)將終止發酵液加熱到75°c^90oC，進入微濾和/或超濾裝置，脫除菌體等，得到的濾液再進行酸化，得到有機酸結晶液； (2)將終止發酵液加熱至85°C~100°C並靜置，分去上層的液蠟，然後降溫至600C~90°C，經過微濾和/或超濾裝置，過濾除去菌體等雜質得到濾液，得到的濾液再進行酸化，得到有機酸結晶液； (3)將終止發酵液加熱至75°c~10(rc，加鹼調節pH值至8~14，靜置分層，然後分去上層殘留的液蠟，下層的菌體和發酵清液降溫至60°C~90°C，經過微濾和/或超濾裝置，過濾除去菌體等雜質，得到的濾液再進行酸化，得到機酸鹽結晶液； (4)~(6)在方法(I)、方法(2)或方法(3)經微濾和/或超濾裝置過濾所得的濾液中加入吸附劑，經吸附脫色後，過濾得到的濾液再進行酸化，得到有機酸結晶液。
8.按照權利要求7所述的方法，其特徵在於:所用的吸附劑為活性炭、活性白土中的一種或多種，加入量為有機酸幹基重量的0.5 wt%~5.0wt%，吸附時間為30min~60min。
【文檔編號】C07C51/47GK103804172SQ201210442789
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】高大成, 李曉姝 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