CN101643400B - 一种从发酵液中提取丁二酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从发酵液中提取丁二酸的方法，包括如下步骤：1)将丁二酸发酵液除菌、除杂，得到丁二酸盐溶液；2)将丁二酸盐溶液与氯化钙反应，生成丁二酸钙沉淀；3)反应液固液分离，得到丁二酸钙固体；4)将丁二酸钙固体与盐酸反应，降温析出丁二酸固体；5)反应液固液分离，得到丁二酸。该方法的收率高、产品质量好、原辅材料消耗少、能源消耗低，适合大规模生产。

Description

一种从发酵液中提取丁二酸的方法

技术领域

本发明涉及食品化工领域，具体地说，涉及一种采用钙盐沉淀法对发酵液中的丁二酸进行提取分离的方法。

背景技术

丁二酸又称为琥珀酸，是一种二元有机酸，它是一种重要的C₄平台化合物，可作为合成复杂有机化合物的中间体，广泛应用于制药、食品加工、合成塑料、橡胶、防护涂料、染料和其它工业中。

目前利用微生物发酵制备丁二酸的专利中，从发酵液中分离提取丁二酸的方法一般为：发酵液通过预处理除去菌体等杂质，然后通过离子交换或电渗析或者溶剂萃取等方法提取，然后浓缩结晶获得丁二酸产品。但采用离子交换法时，由于发酵液中含有大量的阳离子，树脂需求量大、再生剂消耗高，会产生大量离子交换废水，因此造成丁二酸提取成本高、废水排放量大；而电渗析法的提取工艺路线长、能源消耗大，且对发酵液中杂质离子要求严格，因此造成丁二酸提取成本高、设备投资大等问题；溶剂萃取法提取丁二酸需要使用价格昂贵的有机溶剂，生产成本高，溶剂残留造成丁二酸产品在食品和医药行业用途受到限制，同时也不适合高离子强度的发酵液体系。

美国专利US5168055提出采用钙盐法分离提取丁二酸，其技术路线是首先在发酵过程中添加氢氧化钙调节pH值，在发酵液中结晶出丁二酸钙。发酵液经过滤得到菌体、蛋白、丁二酸钙的混合沉淀，然后通过洗涤除去其中的菌体、蛋白等杂质；洗涤后的丁二酸钙加入浓硫酸酸化成可溶的丁二酸和不溶的硫酸钙；过滤去除硫酸钙，丁二酸溶液经过离子交换树脂去除阴阳离子，然后获得丁二酸，产品中丁二酸纯度为80-99％。

但该方法对发酵菌种要求较高，只适合于发酵过程中添加钙盐调节pH值的发酵工艺，目前已知的丁二酸产生菌株在此方面性能不佳，不适合工业化生产。

因此，需要寻找一种适合产生丁二酸的现有菌株、提取收率高、能源消耗少、辅料消耗低、环境污染小的丁二酸提取方法。

发明内容

针对上述缺点，本发明的目的是提供一种适于产生丁二酸的现有菌株、提取收率高、能源消耗少、辅料消耗低、环境污染小的丁二酸提取方法。

为了实现本发明目的，本发明所述的从发酵液中提取丁二酸的方法，包括如下步骤：

1)将丁二酸发酵液除菌、除杂得到丁二酸盐溶液；

2)将丁二酸盐溶液与氯化钙反应，生产丁二酸钙沉淀；

3)反应液固液分离，得到丁二酸钙固体；

4)将丁二酸钙固体与盐酸反应，生成氯化钙和丁二酸；

5)降温至5℃-55℃析出丁二酸固体；

6)反应液固液分离，得到丁二酸和氯化钙溶液。

其中，步骤1)所述的丁二酸溶液的浓度为3％-50％。

步骤1)中所述除菌、除杂可以采用过滤分离和/或沉降分离进行。

步骤2)中所述反应温度为20℃-95℃。

步骤4)中所述反应温度为20℃-95℃。

步骤6)中所述的氯化钙溶液可返回步骤2)与丁二酸盐反应。

本发明所述的从发酵液中提取丁二酸的方法，改进了工艺流程，通过使用氯化钙与经除菌、除杂后的丁二酸盐溶液反应生产难溶的丁二酸钙沉淀，再将丁二酸钙与盐酸反应得到丁二酸和氯化钙，其优点在于：

1.提取收率高，提取收率可达90％以上；

2.产品质量好，制得的产品纯度可达99.5％以上；

3.能源消耗低，丁二酸盐不需要浓缩；

4.副产品氯化钙循环利用，减少了辅料消耗，也减轻环境污染。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

从发酵液中提取丁二酸的方法，包括如下步骤：

1.先将2立方米丁二酸浓度为6％的丁二酸发酵液70℃下用截留分子量为150KD的陶瓷膜过滤，得到2.15立方浓度为5.5％清液。

2.浓度5.5％的丁二酸盐溶液与氯化钙在40℃条件下反应，生成丁二酸钙沉淀。

3.通过离心机分离反应液，并用水洗涤固相，得到丁二酸钙固体。

4.丁二酸钙加入到反应釜中与盐酸在60℃条件下反应，生成丁二酸和氯化钙。

5.反应结束后将反应液温度降低至25℃，并用离心机分离反应降温液，得到纯度99.5％以上的丁二酸晶体和氯化钙溶液。

实施例2

丁二酸的生产方法，包括如下步骤：

1.先将2立方米丁二酸浓度为6％的丁二酸发酵液50℃下用截留分子量为50KD的有机膜过滤，得到2.2立方浓度为5.4％清液。

2.浓度5.5％的丁二酸盐溶液与实施例1副产的氯化钙在60℃条件下反应，生成丁二酸钙沉淀。

3.通过离心机分离反应液，并用水洗涤固相，得到丁二酸钙固体。

4.丁二酸钙加入到反应釜中与盐酸在80℃条件下反应，生成丁二酸和氯化钙。

6.反应结束后将反应液温度降低至20℃，并用离心机分离反应降温液，得到纯度99.8％以上的丁二酸晶体和氯化钙溶液。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种从发酵液中提取丁二酸的方法，包括如下步骤：

1)将丁二酸发酵液采用过滤分离进行除菌、除杂得到丁二酸盐溶液；

2)将丁二酸盐溶液与氯化钙反应，生产丁二酸钙沉淀；

3)通过离心机分离反应液，并用水洗涤固相，得到丁二酸钙固体；

4)将丁二酸钙固体与盐酸反应，生成氯化钙和丁二酸；

5)降温至5℃-55℃析出丁二酸固体；

6)反应液用离心机进行固液分离，得到丁二酸和氯化钙溶液；得到的氯化钙溶液返回步骤2)与丁二酸盐反应。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述的丁二酸溶液的浓度为3％-50％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述反应温度为20℃-95℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中所述反应温度为20℃-95℃。