由发酵培养液使用纳滤纯化回收的母液来制造琥珀酸的方法技术

本发明专利技术涉及通过发酵得到的琥珀酸的制造方法，所述方法在琥珀酸晶体回收方面表现出高产率，并且可获得具有低含量糖类的最终产物。

Method for producing succinic acid from fermentation mother solution by nanofiltration purification and recovery of mother liquor

The present invention relates to a method for the production of succinic acid obtained by fermentation. The method exhibits high yield in the recovery of succinic acid crystals, and the final product with low sugar content can be obtained.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由发酵培养液使用纳滤纯化回收的母液来制造琥珀酸的方法介绍本专利技术的目的是提供通过发酵得到的琥珀酸的制造方法，所述方法在琥珀酸晶体回收方面表现出高产率，并且可以获得低含量糖类的最终产物。琥珀酸是C4-二羧酸，是三羧酸循环(TCA)的中间体。估计全球琥珀酸产量为每年16000至30000吨，年均增长10％。琥珀酸在化妆品、制药、食品工业和聚合物制备中有许多应用。在食品和饮料行业，它被用作酸调节剂或pH控制剂。作为食品添加剂和膳食补充剂的营养形式，琥珀酸是安全的，并经美国食品药品管理局(FDA)批准。作为药物中的赋形剂，它用于控制酸度，很少被用在泡腾片中。琥珀酸及其衍生物二胺和二醇可以用作各种塑料的单体单元，例如聚酯、聚酰胺和聚酯酰胺。其中，聚(丁二酸丁二醇酯)(PBS)及其共聚物是由琥珀酸、丁二醇或其它二羧酸酯和烷基二醇合成的一系列可生物降解的聚酯。由于它们具有优异的热加工性能、平衡的机械性能和良好的可生物降解性，因而受到学术界和工业界的高度重视。PBS产品可以广泛应用于超市袋、包装膜、地膜和其他一次性用品。必须指出的是，琥珀酸的PBS使用需要高纯度的所述酸。到目前为止，琥珀酸主要通过石油化学工艺生产，包括马来酸的氢化、1,4-丁二醇的氧化和乙二醇的羰基化。然而，这条路线被认为涉及对环境有害的过程。由可再生原料生产琥珀酸-经由所谓的通过发酵的生物生产路线-一直被重点关注，作为石油化学工艺的有吸引力的替代品。这是取代由不可再生资源生产酸的能源更密集、更不利于环境的方法的途径。现有技术通过发酵制造琥珀酸的方法基本上包括：从发酵培养液中结晶琥珀酸并进一步纯化/回收琥珀酸。从工业角度来看，在琥珀酸晶体回收方面达到最大产率是非常重要的。多年来，几个文件披露了用于提高产氯的一些路线。EP2371802公开了一种使琥珀酸结晶的方法，其中用氧化剂处理包含琥珀酸的水溶液，所述琥珀酸进一步结晶。该方法对于除去富马酸和乳清酸等杂质并降低最终琥珀酸晶体的着色非常有效，而不会对琥珀酸晶体回收方面的全球产率产生负面影响。在一个优选的实施方式中，其声称含有残留的琥珀酸和杂质并且由结晶步骤产生的母液，可以再循环到结晶步骤，从而可以提高所产生的琥珀酸晶体的产率。在一个具体的实施方式中，在再循环之前对母液硫施加臭氧处理，以便除去部分杂质并提高晶体质量。EP2504307公开了从发酵培养液中回收结晶形式的琥珀酸的方法。所述方法包括以下步骤：a)使发酵培养液的pH值在1至4之间，b)使琥珀酸结晶，c)在30至90℃的温度范围内溶解琥珀酸晶体，d)抛光并重结晶琥珀酸。得到琥珀酸晶体，其糖含量为1-100ppm，氮含量为1-80ppm。此外，来自步骤b)的母液可被再循环到步骤b)的进料中，所述再循环步骤被认为有利于提高琥珀酸的产率。WO2013/088239公开了一种从粗制琥珀酸中除去着色体(colorbody)的方法，所述方法包括蒸馏粗制琥珀酸并在含水接收器中收集馏出物。着色体基本保留在蒸馏塔底中，并且含水接收器中的纯化的琥珀酸基本上不含着色体。可以进行返回循环(backwardloop)，以将蒸馏残余物再循环到氨去除蒸馏步骤中。采用完全再循环的蒸馏基本上没有琥珀酸的损失，并且接近定量回收所含琥珀酸是可能的。EP2508501公开了从含有琥珀酸盐的发酵衍生溶液中生产二羧酸(如琥珀酸)的方法。所述方法主要包括：提供发酵得到的含琥珀酸二铵(DAS)的溶液，通过反应蒸发将所述溶液转化成含有半酸半盐琥珀酸的(MXS)的溶液，通过冷却和/或蒸发结晶使所述溶液结晶，通过生物极性膜电渗析、阴离子交换、阳离子交换或其组合将MXS转化成琥珀酸，并通过冷却和/或蒸发结晶使琥珀酸结晶。其提到了结晶母液中所含的琥珀酸可以循环到反应蒸发步骤。WO2013/039647公开了从羧酸如琥珀酸(SA)相应的生物法产生的铵盐(如DAS)和/或酰胺和/或酰亚胺来制造羧酸如琥珀酸(SA)的方法。该方法包括在高温下使生物法产生的衍生物进行反应，除去氨和水，使得到的羧酸结晶并将母液再循环到反应体系中。提供了结晶母液近似全再循环的方法，其得到了接近定量的生物法产生的羧酸铵到羧酸的转化。EP2371804公开了一种由澄清的含琥珀酸二铵发酵培养液来制造琥珀酸的方法，其包括在超大气压下在100-300℃的温度下蒸馏发酵培养液，冷却和/或蒸发包含琥珀酸的塔底物，以将所述塔底物分离成液体部分和基本上纯的琥珀酸的固体部分；并将固体部分与液体部分分离。来自固体分离步骤的母液可以被再循环到蒸馏装置中以增强琥珀酸的回收率。CN102942472公开了从微生物发酵培养液中提取琥珀酸的方法。首先，将琥珀酸发酵培养液澄清，然后酸化，进行减压蒸馏，并在搅拌下进一步冷却结晶。将所得过滤液浓缩，同时对残留的母液进行循环操作，以获得至少高纯度的琥珀酸晶体。鉴于现有技术，再循环由结晶步骤产生的母液似乎是一般方法的至少一个可能的实施方式，最多作为增加所述方法的产率的一个机会。然而，产率和纯度通常是双重概念。EP2371802中强调了如何在这两个参数之间达成折中的问题。事实上，纯度也是琥珀酸工业生产所涉及的主要问题，特别是在通过发酵生产的情况下。这种途径使用不同的细菌：Actinobacillussuccinogenes、Mannheimiasucciniciproducens和Escherichiacoli，以及真菌如Aspergillusniger和Saccharomycescerevisiae。在微生物发酵过程中，也产生许多杂质如有机酸、蛋白质等。还要特别注意原料中存在的糖类：它们通常不能被微生物完全消耗，并且会污染待生产的有机酸。当从发酵培养液中回收琥珀酸时，需要除去这些和其它杂质，以获得具有足够高纯度的琥珀酸晶体。如已经提到的，使用琥珀酸作为制备PBS的单体需要所述酸的纯度高。许多文献已经解决了通过发酵途径生产琥珀酸(或另一种有机酸)期间消除糖类的问题。US6284904公开了从糖类中分离羧酸的方法。该方法包括通过使羧酸的阴离子形式与阴离子交换柱结合并洗涤柱来除去杂质。通过用强无机阴离子洗涤树脂来将羧酸阴离子替换为为羧酸。然而，用于吸附到树脂、再循环等的相应操作是复杂的，并且树脂通过重复的再循环操作而降解。JP2011219409公开了通过使用比表面积为1500-5000m2/g的活性炭除去来自生物质资源的各种材料，从而以高纯度生产脂肪族二羧酸的方法。然而，这种方法不能被认为是便宜的，面临的成本不仅包括活性炭，而且还包括不可回收的消耗装置。至少EP1686182公开了由于使用有机溶剂而提纯的方法。所述方法包括加热有机酸盐和糖类的混合物，将加热的混合物与醇接触，然后从加热的糖类中分离有机酸盐。然而，溶剂可能对环境有害，而且对人而言也是有害的。至少要消耗大量的能量去除溶剂，并且分离作为杂质的少量的糖类的成本太高。该文献还指出，为获得高纯度有机酸而进行的重结晶或洗涤降低了有机酸的回收率。同时再循环有机酸以提高其回收率存在微量的糖类逐渐积累的问题。鉴于此，人们别无选择，只注意到，对于制造琥珀酸，优选由发酵培养液来制造琥珀酸，为了提高琥珀酸晶体的回收率并且为了同时达到低糖含量进入最终产品，迄今为止没有有效的方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
琥珀酸的制造方法，所述方法包括：a)提供琥珀酸的水溶液；b)从所述水溶液中结晶琥珀酸以形成中间体晶体和母液；c)从所述母液中分离出所述中间体晶体；d)通过纳滤处理所述母液；e)将经过处理的母液再循环至步骤b)；f)纯化所述中间体晶体；和g)回收琥珀酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.02 EP 14306937.51.琥珀酸的制造方法，所述方法包括：a)提供琥珀酸的水溶液；b)从所述水溶液中结晶琥珀酸以形成中间体晶体和母液；c)从所述母液中分离出所述中间体晶体；d)通过纳滤处理所述母液；e)将经过处理的母液再循环至步骤b)；f)纯化所述中间体晶体；和g)回收琥珀酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水溶液是发酵培养液。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述母液中所含的50-95重量％、优选70-95重量％、更优选80-95重量％的琥珀酸被回收在经处理的母液中并被再循环至步骤b)中。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，使用截止点范围为10至1000Da、优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴普蒂斯特·布瓦，纪尧姆·费依，马尔滕·乔布·范·德·格拉夫，
申请(专利权)人：法国罗盖特公司，帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR