CN1049688C - 一种处理α、ω二元酸发酵液的方法 - Google Patents

Abstract

一种处理α、ω二元酸发酵液的方法。本发明涉及一种从α、ω-二元酸发酵液中分离α、ω-二元酸的方法。发酵液经直接加热，过滤除菌，热态酸析结晶，产品过滤及干燥等步骤，快速有效地除去菌体，得到了纯度高、外观呈白色的α、ω-二元酸产品。本发明简化了二元酸发酵液后处理步骤，使操作费用大幅度降低。

Description

一种处理α、ω-二元酸发酵液的方法

本发明涉及到一种从正烷烃发酵液中提取α、ω-二元酸的方法。

α、ω-二元酸是利用微生物发酵正烷烃，特别是长链正烷烃而得到的代谢产物。其发酵液是一复杂的多相体系，含有未反应完的正烷烃(残油)，微生物细胞，代谢产物和未利用完的各种培养基的水相以及油水乳化体。可见α、ω-二元酸发酵液的处理较其它发酵液有很大的难度。因此，选择何种处理方法是影响α、ω-二元酸产品质量，收率乃至整个技术经经济性的关键之一。日本矿业公司提出了分离α、ω-二元酸的方法，并申请了专利JP56-260193、JP56-260194。其处理方法是终止发酵液在碱性条件下静置，离心除菌，加硅藻土吸附未反应物和反应副产物，过滤，酸析结晶，过滤，干燥，最后得到α、ω-二元酸晶体。上述方法存在的主要问题是发酵液碱化静置存在菌体细胞自溶，使胞内蛋白流入发酵液中，从而影响产品纯度，而且由于细胞粘性增大，增加了过滤分离的难度。结晶采用冷态酸析，然后升温溶解的方法，晶体粒度小，过滤难度大，产品色泽难以除去。

本发明的目的是为了克服上述缺点，找到一种简单而有效的α、ω-二元酸终止发酵液的处理和分离方法，快速有效地分离菌体，简化操作步骤提高产品收率和质量。

本发明通过以下步骤来完成：

1、先将终止α、ω-二元酸发酵液直接加热到50-100℃破乳，恒温静置3～5小时后，冷却至30～40℃，再静置3小时之后，分离回收未反应物。

2、分离完未反应物的发酵液中加入2～5％(W/W)的助滤剂，在温度30～40℃下，搅拌均匀后压滤，过滤结束后，用水洗涤菌饼至中性，并把洗液回收到滤液中。

3、将第二步得到的滤液加热到60～95℃，用4～10N的无机酸调PH至4或以下，α、ω-二元酸的酸析成核，然后通冷却水降温至20～40℃，即可得到较大粒度的晶体。

4、将第3步得到的晶液趁热过滤，之后用水洗涤至滤液PH为5～7，得到湿的α、ω-二元酸滤饼。

5、在温度40～80℃下，用热风干燥滤饼，得到外观呈白色的，纯度＞95％的α、ω-二元酸产品。

在此发酵液中提取出α、ω-二元酸之前，首先充分地回收残油以减少在后续步骤中的损失。该终止发酵液未作处理前，残油与水相以乳化体的形式存在，直接分离是极为困难的，所以必须通过预处理进行破乳来回收残油。本发明是将终止发酵液，加热到50-100℃，最好是80～100℃，恒温静置3小时，然后冷却至30～40℃，再静置3小时。这样乳化油与水相会很好地离析，其残油回收率可达95％以上。

经以上热处理，菌体包内蛋白受热凝固，使得除油后的发酵液更易过滤。本发明在除油发酵液中加入2～5％(W/W)的助滤剂，特别是100～200目的珍珠岩助滤剂，在温度30～40℃，0.1-0.2MPa下，压滤，特别是通过微滤膜作为过滤介质时，其单位面积过滤速度较其它方式过滤至少提高1～2倍，且滤液清澈透明。

除菌后的滤液呈碱性，α、ω-二元酸以盐(主要钠盐)的形式存在于滤液中。为了得到纯度较高的α、ω-二元酸以及使酸析结晶后易于过滤，本发明在60～95℃条件下，热态酸析成核，PH降至4或以下，最好是3.5，然而冷却降至20～40℃，最好是35℃，结晶得到纯度较高的α、ω-二元酸晶体，且晶体粒度比常温下直接酸析大8～10倍，这样使得产品过滤速度大大提高。产品过滤结束后，用水洗涤至滤液PH值为5～7，即得到α、ω-二元酸湿滤饼。该湿滤饼经挤条、切片或破碎后，在温度40～80℃下干燥，最好为50～80℃。

经以上方法处理，最后得到外观呈白色、纯度大于95％的α、ω-二元酸产品。

本发明与已有技术相比有如下优点：

1.对α、ω-二元酸终止发酵液采用直接加热的方法，使菌体包内蛋白受热凝固，避免了“水性蛋白”细胞破碎而流入发酵液中，从而影响产品质量。

2.受热凝固的菌体细胞，因其刚性增大，使得菌体过滤分离更加容易，即使在低压下(＜0.2MPa)也可实现快速过滤。

3.对除去菌体的滤液，采用热态酸析成核，冷却降温的方法，α、ω-二元酸的粒度增大，易于过滤，而且不需脱色处理，即可得到外观呈白色纯度较高的α、ω-二元酸产品。

下面通过实施例来具体说明本发明。

实施例1：

以正十三碳烷烃作底物，用热带假丝酵母变异株发酵制取α、ω-十三碳二元酸的终止发酵液。发酵液中未反应物含量为11.5％，菌浓度为10g/L，酸浓度为105g/L，PH值为7.6.取1000毫升上述发酵液，加热到95℃，恒温静置3.5小时，冷却至38℃，然后回收上层未反应物。分离完未反应物的发酵液中，加入20克珍珠岩助滤剂，搅拌均匀后用5-10μm微孔膜趁热过滤，起动压力为0.02MPa，5分钟后升压至0.2MPa.过滤结束后，用300毫升水洗涤以回收菌饼中的α、ω-十三碳二元酸盐。将上述滤液500毫升放入结晶器中，加热到90℃，慢慢加入6N硫酸，使PH值降至3.5，再降温至36℃，趁热过滤，之后用自来水洗涤滤饼至中性，即得到纯度为95.3％，外观呈白色的α、ω-十三碳二元酸产品。实施例1结果见表1。

                     表1.

残油回收率	菌体微滤速率	产品滤速	DC13纯度	产品收率
					％(V/V)	L/m2.h	L/m2.h	％(w/w)	％(w/w)
95.2	50	90	96	94

实施例2：

处理α、ω-混合二元酸。终止发酵未反应物含量为10％，菌浓为15g/L，酸浓为110g/L，PH值为7.8。取上述发酵液1000ml，加热到75℃，恒温静置4小时后，冷却至30℃，然后回收上层未反应物。在回收完未反应物的发酵液中加25g珍珠岩，搅拌均匀后用10～20μm微孔膜过滤，操作步骤同实施例1。将上述滤液500ml放入结晶器中加热到75℃，结晶过程操作同实施例1。将结晶得到的湿滤饼在50℃下干燥，即得到纯度为94.7％，外观呈白色的α、ω-混合二元酸产品。实施例2结果见表2。

                   表2.

残油回收率	菌体微滤速率	产品滤速	DC13纯度	产品收率
					％(V/V)	L/m2.h	L/m2.h	％(w/w)	％(w/w)
93.6	65	86	94.7	92.9

实施例3：

处理α、ω-十四碳二元酸。终止发酵未反应物含量为9％，菌浓为13g/L，酸浓为95g/L，PH值为8.0。取上述发酵液1000ml，加热到60℃，恒温静置4小时后，冷却至30℃，然后回收上层未反应物。在回收完未反应物的发酵液中加25g珍珠岩，搅拌均匀后用10～20μm微孔膜过滤，操作步骤同实施例1。将上述滤液500ml放入结晶器中加热到60℃，结晶过程操作同实施例1。将结晶得到的湿滤饼在50℃下干燥，即得到纯度为94.7％，外观呈白色的α、ω-混合二元酸产品。实施例3结果见表3。

                                表3.

残油回收率	菌体微滤速率	产品滤速	DC13纯度	产品收率
					％(V/V)	L/m2.h	L/m2.h	％(w/w)	％(w/w)
94.4	64	102.3	95.8	93.9

本发明表明：对α、ω-二元酸终止发酵液残油体系，采用上述方法，能充分回收发酵液中的残油，同时经热过滤除菌等步骤，能快速有效地分离出α、ω-二元酸产品，简化了处理步骤，降低了处理费用，无疑是一种可取的方法。

Claims (6)

1、一种处理α、ω-二元酸发酵液的方法，其特征在于：a、将α、ω-二元酸终止发酵液加热到50～100℃进行破乳，分离未反应物，过滤除菌；b、在60～95℃酸析，然后结晶；c、晶液过滤；d、产品干燥。

2、按照权利要求1的方法，特征在于a步终止发酵液破乳温度为80～100℃。

3、按照权利要求1的方法，其特征在于b步酸析结晶时，酸析温度为80～95℃，再调pH到4或以下，然后冷却降温至20～40℃。

4、按照权利要求1的方法，其特征在于c步过滤α、ω-二元酸晶体时，洗涤至滤液pH值为5～7。

5、按照权利要求1的方法，其特征在于d步干燥时，温度在40～80℃之间。

6、按照权利要求1的方法，其特征在于α、ω-二元酸的碳原子数为10～18，它是单一一种α、ω-二元酸，或者是任意混合的α、ω-二元酸。