回收有机酸的方法技术

本发明专利技术涉及一种从发酵液中回收有机酸的方法，包括干燥发酵液，获得干燥的产物，在一种酸存在下将干燥产物加到低级醇中，然后除去不溶性物质，获得有机酸。按照本发明专利技术的回收方法，能用比常规方法更少的步骤，从含有多种杂质的全部发酵液中高产率地回收高纯度的有机酸。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
有机酸能通过化学合成或微生物发酵生产。在历史上，有机酸是用动物脂肪或植物油来源生产，或在基本上非水的系统中用石油来源生产。然而，由于周知大量微生物可产生有价值的有机酸，因此发展了用于回收微生物发酵产生的有机酸的方法。参见，例如，美国专利号5,681,728；5,034,105；5,002,881；和4,882,277。在生产有机酸的方法中，发酵步骤相对简单。但是，产物(即有机酸)的回收和纯化步骤通常较复杂且效率较低。例如，代表性有机酸2-酮-L-古洛糖酸的回收如下进行。2-酮-L-古洛糖酸是生产L-抗坏血酸(维生素C)(一种必需的养分)的一种重要中间物。过去，2-酮-L-古洛糖酸曾利用Reichstein法(Helvetica Chimica Acta 17311(1934))以工业规模合成。然而，该方法在商业应用中有许多缺点，包括使用大量溶剂，和涉及大量复杂反应步骤。因此，作为Reichstein法的备选方法，发展了多种使用一种或多种微生物的方法，用于通过发酵商业生产2-酮-L-古洛糖酸。例如，美国专利号2,421,611公开了一种方法，包括D-葡萄糖微生物氧化为5-酮-D-葡糖酸，随后化学或微生物还原为L-艾杜糖酸，再后微生物氧化为2-酮-L-古洛糖酸。例如，也已经利用氧化葡糖杆菌(Gluconobacteroxydans)(美国专利号4,935,359；4,960,695和5,312,741)、Pseudogluconobacter saccharoketogenes(美国专利号4,877,735)、Pseudomonas sorbosoxidans(美国专利号4,892,823和4,933,289)和微生物混合物(美国专利号3,234,105；3,907,639和3,912,592)发展了包括L-山梨糖经山梨糖酮中间物氧化为2-酮-L-古洛糖酸的发酵途径。与用于生产其它有机酸的发酵法类似，作为代谢产物产生的2-酮-L-古洛糖酸通常通过加入一种碱(例如氢氧化钠或氢氧化钙)来中和，以控制pH值并保持有利的发酵条件。发酵产物是一种水性的、含生物量的发酵溶液，其中2-酮-L-古洛糖酸盐，例如钠、钾、铵或钙盐以溶解形式存在。然而，游离有机酸及其衍生物是有商业价值的物质。例如，在L-抗坏血酸的工业生产中，发酵产生的2-酮-L-古洛糖酸必须转移到有机溶剂(如低级醇)中。但是，2-酮-L-古洛糖酸的盐形式实际上在有机溶剂中不可溶。因此，为了生产具有工业优点的L-抗坏血酸，最优选的是使用合成的中间物2-酮-L-古洛糖酸作为游离酸。然而，在转化为抗坏血酸之前，2-酮-L-古洛糖酸必须首先从发酵液中分离。例如，如美国专利号4,990,441所述，能通过一种方法从发酵液中回收2-酮-L-古洛糖酸，该方法包括下列步骤(a)在絮凝剂存在下通过离心从发酵液中除去不溶性物质，在絮凝剂和过滤添加剂存在下过滤，或超滤；(b)通过酸化除去无机阳离子；和(c)通过结晶和干燥分离2-酮-L-古洛糖酸。然而，由于需要的步骤数和2-酮-L-古洛糖酸在结晶母液中的高溶解度，通过该方法难以获得高产率的2-酮-L-古洛糖酸。美国专利号5,852,211描述了一种将发酵水溶液中存在的2-酮-L-古洛糖酸钠盐转化为游离酸的醇溶液的方法。这一公开的方法包括下列步骤(a)从水性发酵溶液中结晶一水合2-酮-L-古洛糖酸钠；(b)从水性发酵溶液中分离一水合2-酮-L-古洛糖酸钠结晶；(c)在含有pH约1.5-3.5的酸的低级醇中悬浮一水合2-酮-L-古洛糖酸钠，从而使该酸转化为该酸的不溶性钠盐，一水合2-酮-L-古洛糖酸钠转化为游离的2-酮-L-古洛糖酸；和(d)除去该酸的钠盐，获得2-酮-L-古洛糖酸的醇溶液。然而，由于步骤数和结晶母液中保留的2-酮-L-古洛糖酸钠的高溶解度，同样难以获得高产率的2-酮-L-古洛糖酸。回收和纯化发酵产生的其它有机酸(如乳酸或琥珀酸)的已知方法也包括许多步骤和/或具有低于最佳的产率。参见，例如，美国专利号5,681,728；5,522,995；5,503,750和5,034,105。因此，仍然需要一种从水性溶液(如发酵液)中高产率地浓缩、回收和纯化有机酸的简化方法。这些和其它目的可通过本专利技术的方法实现，在第一个实施方案中，广泛涉及从发酵液中，包括干燥发酵液，获得干燥的产物，在一种酸存在下将干燥的发酵产物加到低级醇中，然后除去不溶性物质，获得有机酸。本专利技术的其它优选实施方案将在下面更详细地描述。应当理解，以上的概述和下面的详述只是代表性的和说明性的，旨在进一步说明要求保护的本专利技术。在此使用时，术语“有机酸”或语法相当的词语是指含有一个或多个羧基-COOH的取代或非取代的烷基，即羧酸。有机酸可通过糖类(如淀粉、蔗糖或葡萄糖)的发酵转化或由正石蜡获得。能用本专利技术的方法回收的有机酸的非排除性例子包括乳酸、2-酮-L-古洛糖酸、酒石酸、柠檬酸、乙酸、马来酸、苹果酸、丙二酸、琥珀酸、水杨酸、乙醇酸、戊二酸、葡糖酸、苯甲酸、蚁酸、丙酸、新戊酸、草酸、甲苯甲酸、硬脂酸、抗坏血酸、pamoic acid、谷氨酸、富马酸或其混合物。在一个优选实施方案中，回收的有机酸是乳酸、2-酮-L-古洛糖酸、柠檬酸或葡糖酸。令人吃惊但可喜地发现，用完全干燥的发酵液作为原材料能高产率地回收高纯度的有机酸。利用根据本专利技术的方法，有机酸(如乳酸和2-酮-L-古洛糖酸，通常作为溶解于水性发酵溶液中的盐存在)能用相对简单且经济的方法回收到游离酸的醇溶液中。按照本专利技术回收有机酸后，如必要，可进一步处理该有机酸，以使其适于预期的用途。例如，随后能用任何已知的方法将这样获得的2-酮-L-古洛糖酸溶液转化为抗坏血酸。参见，例如，美国专利号5,391,770。含有希望的有机酸、其前体或其水溶性盐的任何发酵液都能在本专利技术中使用。这种发酵液(其在根据本专利技术实际处理之前产生)能通过任何常规方法(如微生物发酵)获得。参见，例如，美国专利号5,834,231和5,705,373。此外，该发酵方法中使用的微生物可以是原生生物(酵母或真菌)或细菌，发酵本身可以是需氧的或厌氧的。本专利技术中使用的发酵液一般是(但不总是)培养可产生特定有机酸和/或其前体的一种或多种微生物产生的发酵液。产生希望的有机酸的任何微生物都能用来生产发酵液。能使用的产有机酸微生物包括，例如，属于乳酸杆菌属(Lactobacillus)、Pseudogluconobacter、假单胞菌属(Pseudomonas)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、醋杆菌属(Acetobacter)、葡糖杆菌属(Gluconobacter)、曲霉属(Aspergillus)、短杆菌属(Brevibacterium)的细菌和属于欧文氏菌属(Erwinia)的细菌。参见，例如，Atkinson和Mavituna，Biological Engineering andBiotechnology Handbook 421(1983)。用适于所使用的每一微生物种的温度作为发酵温度。通常为约25-60℃。另外，大多数产有机酸微生物具有酸敏感性，这需要培养基的pH约为3-9。用上述微生物生产有机酸的发酵培养基的组成可以是适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从发酵液中回收有机酸的方法，包括：（ａ）干燥该发酵液，获得干燥的产物；（ｂ）在一种酸的存在下将干燥产物（ａ）加到低级醇中；和（ｃ）除去不溶物，获得有机酸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：KM穆尔，AJ桑伯恩，
申请(专利权)人：阿彻丹尼尔斯米德兰公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]