本发明专利技术涉及一种从发酵液中提取并精制长链二元羧酸的方法,包括(1)向发酵液中加入碱性pH调节剂,使体系pH控制在碱性范围,并加热;(2)过滤获得发酵清液,经静置分层后,取水相清液层;(3)控制水相清液温度为70~85℃,按比例加入有机溶剂,升温至80~90℃;随后加入酸性pH调节剂,使体系pH控制在酸性范围,升温至90~100℃,直至体系中长链二元羧酸完全溶解后,静置分层分出水相后,将有机相经过滤、烘干后,即得到长链二元羧酸精制产品。本发明专利技术在常规破乳提取发酵清液的同时,通过温度控制将溶剂萃取与酸析过程结合在一个单元中完成,简化了操作,并实现了有机溶剂的循环使用,更易于大规模生产应用。
【技术实现步骤摘要】
一种从发酵液中提取并精制长链二元羧酸的方法
本专利技术属于生物化工
,具体涉及一种从发酵液中提取并精制长链二元羧酸的方法。
技术介绍
长链二元羧酸(Longchaindicarboxylicacids)是指碳链中含有10个以上碳原子的脂肪族二羧酸(简称DCn或DCA),包括饱和及不饱和二羧酸,是一类有着重要和广泛工业用途的精细化工产品,是化学工业中合成高级香料、高性能尼龙工程塑料、高档尼龙热熔胶、高温电介质、高级油漆和涂料、高级润滑油、耐寒性增塑剂、树脂、医药和农药等重要原料。长链二元羧酸的制备通常采用烷烃为底物,经微生物转化的方式获得,长链二元羧酸约占发酵液总质量的9%~16%。从发酵液中提取长链二元羧酸,一般经过破乳、酸析、过滤等单元操作。中国专利CN1552687A公开了一种长链二元羧酸的精制方法,该方法首先将终止的长链二元羧酸发酵液直接加热破乳,分离回收未反应的烷烃;然后用无机酸调节发酵液的pH值,酸化结晶;加热使长链二元羧酸在无机盐的水溶液中熔解成熔融状态,而形成油层浮于水溶液上面,无机盐、菌体、色素及其它杂质留在水溶液中,分离出熔融状态的长链二元羧酸,边搅拌边加水,将长链二元羧酸结晶、过滤和干燥。由于长链二元羧酸的制备采用微生物转化的方式,并且发酵周期长达144h,因此发酵液中菌体自溶产生的菌体蛋白等固形物含量较多,仅仅经过一次酸析分离获得长链二元羧酸的产品质量并不高,蛋白类分子固形物会留存在产品中,从而使产品氮含量超标。随着长链二元羧酸提取研究的不断深入,近年来形成了多种精制工艺。中国专利CN105712871A公开了一种纯化长链二元羧酸方法,是将长链二元羧酸终止发酵液进行预处理,酸化后,经浓硫酸处理,加入活性炭吸附脱杂质后,降温,使长链二元羧酸结晶析出,经过滤,洗涤和干燥得到长链二元羧酸。该专利技术方法通过增加活性炭吸附环节,能够脱除部分蛋白,对提高长链二元羧酸的纯度和色度有一定的效果,但是活性炭作为固体添加,在后期需增加脱除活性炭的工序,过程比较繁琐。中国专利CN102911036A公开了一种获得高纯度二羧酸的方法,包括:Ⅰ、将终止发酵液加热灭活;Ⅱ、酸化使二羧酸结晶析出,过滤得到二羧酸滤饼;Ⅲ、将二羧酸滤饼与醚类溶剂混合使二羧酸溶解,并进行有机相和水相分离,醚类溶剂为乙醚、丙醚、丙醚、丁醚、戊醚或己醚;Ⅳ、步骤Ⅲ得到的有机相中加入吸附剂,过滤脱除固形物;Ⅴ、步骤Ⅳ得到的有机相冷却至二羧酸结晶析出,过滤得到二羧酸结晶滤饼,二羧酸结晶滤饼经干燥得到二羧酸以重量计纯度大于98.5%的二羧酸产品。中国专利CN104592004A公开了一种发酵有机酸的精制方法。该方法包括:I、将终止发酵液加热灭活;II、酸化使有机酸结晶析出,获得有机酸结晶液;III、将有机酸结晶液或过滤得到的含水的有机酸滤饼与醚类有机溶剂混合使有机酸溶解,其中加入适量的三硝基苯酚,然后进行有机相和水相分离;IV、分离后的有机相经洗涤后,加入吸附剂,过滤脱除固形物;V、步骤IV得到的有机相冷却至有机酸结晶析出,经过滤,干燥得到精制的有机酸产品。上述两种方案均采用在提取粗酸的基础上进行溶剂萃取精制的方式,虽然所得二元羧酸的品质明显提升,但该过程二元羧酸先后经水相溶解、酸析沉淀、干燥脱水、有机相升温溶解、降温析出、干燥等多步骤操作,通过三次升温过程,能耗较高并且二元羧酸损失较大。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种从发酵液中提取并精制长链二元羧酸的方法。本专利技术方法在常规破乳提取发酵清液的同时,通过温度控制将溶剂萃取与酸析过程结合在一个单元中完成,简化了操作,并实现了有机溶剂的循环使用,更易于大规模生产应用。本专利技术提供的从发酵液中提取并精制长链二元羧酸的方法,包括如下内容:(1)发酵液预处理:向发酵液中加入碱性pH调节剂,使体系pH控制在碱性范围,并加热以促进胞内长链二元羧酸溶解;(2)发酵清液收集:经步骤(1)处理后,过滤获得发酵清液,经静置分层后,取水相清液层;(3)长链二元羧酸提取及精制:控制水相清液温度为70~85℃,按比例加入有机溶剂,升温至80~90℃;随后加入酸性pH调节剂,使体系pH控制在酸性范围,该过程体系中会出现明显的长链二元羧酸析出现象,升温至90~100℃,增加长链二元羧酸在有机相中的溶解,直至体系中长链二元羧酸完全溶解后,静置分层分出水相后,将有机相经过滤、烘干后,即得到长链二元羧酸精制产品。本专利技术方法中,步骤(1)所述的发酵液为微生物利用烷烃发酵制备长链二元羧酸的发酵液,其中含有的长链二元羧酸的分子通式为CnH2n-2O4,其中n为10~18。本专利技术方法中,步骤(1)所使用的碱性pH调节剂为固体强碱,如可以是氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾等,优选氢氧化钾。本专利技术方法中,步骤(1)控制的碱性范围为8~11,优选为9~10。所述加热采用持续升温的方式,将温度控制在80~90℃,优选85~90℃后,恒温20~40min,优选20~30min。本专利技术方法中,步骤(1)在具有搅拌的密闭容器中进行,搅拌转速为100~200rpm。本专利技术方法中,步骤(2)所述过滤采用膜过滤,首先通过管线将发酵液接入膜过滤设备,进行固液分离,膜孔直径为10~50nm,优选20~25nm。然后将发酵清液注入恒温设备,静置分层,获得水相清液,恒温设备的温度控制在70~85℃,优选80~85℃,恒温静置20min以上,优选20~30min。本专利技术方法中,步骤(3)控制水相清液的初始温度为70~85℃,优选80~85℃,在具有搅拌、加热的封闭容器中与有机溶剂混合,搅拌转速为100~200rpm。本专利技术方法中,步骤(3)所述有机溶剂为碳原子数为6~10的醚类溶剂和/或脂类溶剂,醚类溶剂可以选择丙醚、丁醚、正戊醚、异戊醚等中的至少一种,脂类溶剂可以选择乙酸丁酯、丙酸丁酯等,优选醚类溶剂,更优选丁醚。有机溶剂的加入量与水相清液的体积比为1:2~1:6,加入有机溶剂后温度维持在80~92℃,优选85~92℃。本专利技术方法中,步骤(3)所使用的酸性pH调节剂为强酸,如可以是硫酸、盐酸、硝酸等中的至少一种,优选硫酸。控制的酸性范围为3~5,优选4.5~5。加入酸性pH调节剂后,升温至90~100℃,优选95~97℃,搅拌转数为150~250rpm,直至反应过程中出现的长链二元羧酸完全溶解。本专利技术方法中,步骤(3)在90~100℃条件下静置分层。有机相过滤采用板框过滤,过滤压力为0.1~1.0MPa,过滤温度为室温,一般为10~30℃。所述的烘干条件是烘干温度为80~105℃,烘干时间为5~20h。与现有技术相比,本专利技术方法具有以下有益效果:(1)本专利技术通过有机溶剂的添加,使体系中形成水相和有机相混合的状态,随后利用体系pH变化及温度控制,使长链二元羧酸从水相直接转入到有机相中,从而在一个反应器中完成提取过程,仅利用一个工艺单元即可实现长链二元羧酸的精制,简化了传统工艺中长链二元羧酸从液相到固相粗酸,又从固态粗酸到有机萃取相的精制过程,减少了传统工艺中的粗酸提取过程,降低了提取过程中的损失,从而简少了操作步骤,提高了收率。(2)本专利技术配合溶剂精制的特点,在长链二元羧酸精制过程中采用三段升温控制,从而使清液提取、溶剂萃取、精制等过程中得以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种从发酵液中提取并精制长链二元羧酸的方法,其特征在于包括如下内容:(1)发酵液预处理:向发酵液中加入碱性pH调节剂,使体系pH控制在碱性范围,并加热以促进胞内长链二元羧酸溶解;(2)发酵清液收集:经步骤(1)处理后,过滤获得发酵清液,经静置分层后,取水相清液层;(3)长链二元羧酸提取及精制:控制水相清液温度为70~85℃,按比例加入有机溶剂,升温至80~90℃,随后加入酸性pH调节剂,使体系pH控制在酸性范围,升温至90~100℃,直至体系中长链二元羧酸完全溶解后,静置分层分出水相后,将有机相经过滤、烘干后,即得到长链二元羧酸精制产品。
【技术特征摘要】
1.一种从发酵液中提取并精制长链二元羧酸的方法,其特征在于包括如下内容:(1)发酵液预处理:向发酵液中加入碱性pH调节剂,使体系pH控制在碱性范围,并加热以促进胞内长链二元羧酸溶解;(2)发酵清液收集:经步骤(1)处理后,过滤获得发酵清液,经静置分层后,取水相清液层;(3)长链二元羧酸提取及精制:控制水相清液温度为70~85℃,按比例加入有机溶剂,升温至80~90℃,随后加入酸性pH调节剂,使体系pH控制在酸性范围,升温至90~100℃,直至体系中长链二元羧酸完全溶解后,静置分层分出水相后,将有机相经过滤、烘干后,即得到长链二元羧酸精制产品。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的发酵液为微生物利用烷烃发酵制备长链二元羧酸的发酵液,其中含有的长链二元羧酸的分子通式为CnH2n-2O4,其中n为10~18。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)所使用的碱性pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾等中的至少一种。4.根据权利要求1或3所述的方法,其特征在于:步骤(1)控制的碱性范围为8~11,优选为9~10。5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述加热采用持续升温的方式,将温度控制在80~90℃,恒温20~40min。6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)所述过滤采用膜过滤,膜孔直径为10~50nm,优选20~25nm。7.根据权利要求1所述的方法,其特...
【专利技术属性】
技术研发人员:张霖,李晓姝,樊亚超,孙启梅,廖莎,师文静,
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司,中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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