CN105585432B - 一种从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法 - Google Patents
一种从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105585432B CN105585432B CN201410563893.0A CN201410563893A CN105585432B CN 105585432 B CN105585432 B CN 105585432B CN 201410563893 A CN201410563893 A CN 201410563893A CN 105585432 B CN105585432 B CN 105585432B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- butanediol
- zymotic fluid
- added
- clear liquid
- fermentation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N butane-2,3-diol Chemical class CC(O)C(C)O OWBTYPJTUOEWEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 41
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 18
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical group CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003480 eluent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 11
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 9
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 8
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 5
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000007785 strong electrolyte Substances 0.000 claims description 2
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical class CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 abstract description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 10
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 6
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 4
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSJXEFYPDANLFS-UHFFFAOYSA-N Diacetyl Chemical group CC(=O)C(C)=O QSJXEFYPDANLFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 2
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002031 ethanolic fraction Substances 0.000 description 2
- -1 humidizer Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 235000020097 white wine Nutrition 0.000 description 2
- ROWKJAVDOGWPAT-UHFFFAOYSA-N Acetoin Chemical compound CC(O)C(C)=O ROWKJAVDOGWPAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000588748 Klebsiella Species 0.000 description 1
- 241000588747 Klebsiella pneumoniae Species 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 239000004902 Softening Agent Substances 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- VVSAAKSQXNXBML-PHDIDXHHSA-N [(2R,3R)-3-acetyloxybutan-2-yl] acetate Chemical class CC(=O)O[C@H](C)[C@@H](C)OC(C)=O VVSAAKSQXNXBML-PHDIDXHHSA-N 0.000 description 1
- 125000000218 acetic acid group Chemical group C(C)(=O)* 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 230000001595 contractor effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 1
- 239000002816 fuel additive Substances 0.000 description 1
- 239000002316 fumigant Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 1
- 150000007529 inorganic bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002032 methanolic fraction Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 1
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 239000002304 perfume Substances 0.000 description 1
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005120 petroleum cracking Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001612 separation test Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
- 230000010148 water-pollination Effects 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种从发酵液中分离提取2,3‑丁二醇的方法，包括如下内容：（1）将壳多糖和海藻酸钠组成的絮凝体系加入到发酵液中，静置分离得到发酵清液；（2）将步骤（1）所获得发酵清液调节pH为5.5~7.5，并加入无机盐进行离子浓度调节得到预处理的发酵清液；（3）将步骤（2）所获得的预处理发酵清液经过吸附柱吸附，然后通过极性溶剂脱附，得到2,3‑丁二醇洗脱液；（4）将步骤（3）的2,3‑丁二醇洗脱液，进行精馏分离，得到2,3‑丁二醇产品。本发明方法利用氢键吸附方式，对2,3‑丁二醇进行有效浓缩，从而有利于精馏等精制方式的实施，适用于大规模生产应用。
Description
技术领域
本发明属于生物化工领域，具体地涉及一种生物发酵法制备2,3-丁二醇的分离提取方法。
背景技术
2,3-丁二醇可以作为一种潜在的平台化合物，替代传统的平台化合物，用于大规模合成甲乙酮（优良溶剂）和1,3-丁二烯（广泛应用于合成橡胶、聚酯和聚亚胺酯等领域）。除此之外，2,3-丁二醇还可用于制备油墨、香水、熏蒸剂、增湿剂、软化剂、增塑剂、炸药及药物手性载体等，2,3-丁二醇的氧化产物3-羟基丁酮和丁二酮可作为食用香料使用；同时，因其热值较高，与乙醇、甲醇相当，故可作为燃料添加剂；2,3-丁二醇酯化后可生成聚氨酯泡沫的前体；2,3-丁二醇与乙酸反应生成2,3-丁二醇二乙酸酯，该酯可加到奶油中改善风味；2,3-丁二醇在我国还被添加到白酒中，以改善白酒的风味。2,3-丁二醇脱氢变成双乙酰,双乙酰在食品工业中作为一种具有很高价值的风味剂。 2,3-丁二醇的L型异构体可用于抗冻剂。2,3-丁二醇酯化物能作为制作药物和化妆品的前体。其它潜在的用途包括用于制作墨水、增塑剂、湿润剂。目前2,3-丁二醇的合成主要采用以石油裂解物为来源的化学法，但随着石油资源的大量消耗和不可再生资源价格的节节攀升，发展环境友好的生物基化学品的生物炼制技术已成为转变经济增长方式、保障生态链良性循环、实现经济社会可持续发展的战略需求。
目前主要采用精馏方式，从发酵液中分离2,3-丁二醇。由于2,3-丁二醇具有双羟基，亲水性极强，常压沸点180℃，因此使用常规的减压蒸馏、过蒸发、膜蒸发等方式均不能起到良好的提取效果。一方面发酵液成分复杂，精馏升温过程中，发酵液中蛋白类大分子极易受热结焦，严重影响2,3-丁二醇气化分离；另一方面，受分子结构中双羟基的影响，2,3-丁二醇沸点较高，精馏过程中，釜残中有大量2,3-丁二醇残留，因此以简单处理后的发酵液直接进行精馏，其收率并不高。
随着双水相萃取技术的发展，双水相萃取的方法也广泛应用于生物发酵产品的分离、纯化。CN200710010203.9公开了一种从发酵液中分离2,3-丁二醇的双水相萃取方法，其特征在于向2,3-丁二醇的发酵液中加入无机盐和亲水有机物形成新型双水相，从而达到萃取分离发酵液中2,3-丁二醇的目的。虽然以乙醇和磷酸氢二钾组成的双水相体系能够对2,3-丁二醇起到较好的浓缩效果，但是在实际应用过程中，大量无机盐的加入，会使发酵液体系的成分更加复杂，并且无机盐的循环利用，也是一个能耗消耗比较大的过程。CN200810024865.6公开了一种利用疏水硅沸石吸附分离发酵液中2,3-丁二醇的方法，其特征在于将菌种发酵制得的2,3-丁二醇发酵液预处理后用疏水硅沸石对2,3-丁二醇进行吸附，吸附后用无水乙醇脱附，脱附液除去乙醇后得到2,3-丁二醇。疏水硅沸石是一种新型的吸附分离材料，具有憎水、亲有机物的性质，可以在水的存在下吸附有机分子。吸附过程是吸附、脱附循环往复的一个动态过程，受分离体系中各物质分子结构的影响，固体沸石对2,3-丁二醇分子的吸附稳定性不高，并且疏水硅沸石对2.3-丁二醇的理论吸附量很低，工业应用前景并不理想。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法。本发明方法利用氢键吸附方式，对2,3-丁二醇进行有效浓缩，从而有利于精馏等精制方式的实施，适用于大规模生产应用。
本发明的从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法，包括如下内容：
（1）将壳多糖和海藻酸钠组成的絮凝体系加入到发酵液中，静置分离得到发酵清液；
（2）将步骤（1）所获得发酵清液调节pH为5.5~7.5，并加入无机盐进行离子浓度调节得到预处理的发酵清液；
（3）将步骤（2）所获得的预处理发酵清液经过吸附柱吸附，然后通过极性溶剂脱附，得到2,3-丁二醇洗脱液；（4）将步骤（3）的2,3-丁二醇洗脱液，进行精馏分离，得到2,3-丁二醇产品。
本发明方法中，步骤（1）所述的发酵液来自于以葡萄糖为底物，经微生物发酵获得的未经过任何处理的的发酵液，含有一定副产有机酸、菌体蛋白的发酵液；所述的发酵液中含有2%～20%的2,3-丁二醇。
本发明方法中，步骤（1）向发酵液中添加絮凝体系之前，以无机强酸或有机酸将发酵液pH调节至4.5～5.5，优选乙酸作为pH调节剂。
本发明方法中，步骤（1）中所添加的壳多糖质量与发酵液体积的比例为1:2~5:1（g: L），所添加的海藻酸钠质量与发酵液体积的比例为1:5~2:1（g: L）。
本发明方法中，步骤（1）中壳多糖以乙酸溶液的形式加入发酵体系中，其质量浓度为0.1%~10%；海藻酸钠以水溶液的形式加入到发酵体系中，其质量浓度为0.1%~5%。
本发明方法中，步骤（2）可采用质量浓度为10%~40%的氢氧化钠进行pH调节，也可以采用其他无机碱或有机碱。
本发明方法中，步骤（2）所述的无机盐为具有强电解性的无机盐，选自氯化钠、氯化钾、磷酸钠、磷酸钾或氯化镁中的一种或几种，优选钾盐或钠盐。
本发明方法中，步骤（2）以电导率作为无机盐添加量的控制指标，通过无机盐的添加使发酵清液中电导率为10000~25000µs/cm之间。
本发明方法中，步骤（3）所述的吸附柱中填充吸附树脂，所述吸附树脂为非极性大孔树脂或中极性大孔吸附树脂，选自D101、D152、XDA-1、H-10、H-20或H-20等，其中优选D101或D152。
本发明方法中，步骤（3）吸附过程发酵液流量为0.5~5BV/h，吸附温度为15~25℃。
本发明方法中，步骤（3）所述极性有机溶剂为C1～C3的短链醇中的一种或几种，其中优选乙醇。
本发明方法中，步骤（3）所述的脱附过程，极性有机溶剂的流量为0.2BV/h~1BV/h，脱附温度为20~35℃。
本发明方法中，步骤（4）可以采用常压精馏或减压精馏的方式，对2,3-丁二醇洗脱液进行精馏提纯，其中所述的精馏过程为本领域技术人员熟知。
与现有技术相比，本发明方法具有如下优点：
（1）利用2,3-丁二醇具有弱极性的分子特征，通过树脂吸附的方式，实现了对2,3-丁二醇的有效浓缩，目前2,3-丁二醇发酵过程主要以葡萄糖为底物，发酵液成分复杂，副产酸含量较多，发酵液粘度较大，单纯利用精馏的方式，难以获得较好的分离效果。由于副产有机酸，在一定条件下能够以弱酸根形式存在于发酵液中，具有离子形态，明显区别于2,3-丁二醇的分子形态，因此，利用疏水吸附作用，取得了明显的分离效果；
（2）经吸附获得的2，3-丁二醇浓缩液，成分简单，仅含有少量短链醇，经常压或减压精馏，即可获得2,3-丁二醇产品。精馏过程中，无釜底结焦现象，且2,3-丁二醇产品纯度及产品收率较高；
（3）通过无机盐的添加，促进副产有机酸的电离，进一步提高2,3-丁二醇的实际浓缩效果。该无机盐添加量较少，并主要采用钠盐、钾盐，来源广泛，不易造成环境污染；
本发明在对发酵液进行固形物过滤预处理的基础上，利用物理吸附方式，对2,3-丁二醇进行了有效浓缩，降低了后续提取难度，简化了精馏操作，更有利于工业应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明方法的具体过程及效果进行说明，但不局限于以下实施例。
本实施例中所用的菌种为克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae）来自中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院专利菌种，经中国普通微生物菌种保藏中心（CGMCC），保藏编号：0798。发酵液是由该菌种经批次流加葡糖糖发酵获得，其2,3-丁二醇浓度为80g/L。
实施例1
（1）称取2g壳多糖溶解于乙酸中，并定容至100mL，泡胀24h，备用；称取2g海藻酸钠溶解于水中，并定容至100mL；取2,3-丁二醇发酵液2L，用乙酸将pH调至5.5，依次加入壳多糖泡胀液100mL、海藻酸钠水溶液100mL，搅拌均匀后，静置24h后，取上层清液。
（2）取步骤（1）所获得酵液上层清液，以质量浓度20%氢氧化钠，将发酵清液pH调节至7.0；随后加入35g氯化钠，发酵清液电导率为13000µs/cm。
（3）以大孔吸附树脂D101作为填料，制备柱体积为100mL的分离柱；将步骤（2）所获得的发酵清液以1BV/h的流速，加入上述吸附分离柱，柱温15℃。当发酵清液完全注入分离柱后，取200mL清水，以2BV/h的流速清洗分离柱；
（4）取200mL乙醇，以0.5BV/h的流速通过上述树脂填充柱，并进行脱附液的收集。
（5）将步骤（4）收集的2,3-丁二醇洗脱液，进行常压精馏分离。分别于85℃左右收集乙醇馏分，100℃左右收集水。接近180℃时，结束精馏，釜残成分为2,3-丁二醇。共收集2,3-丁二醇130mL，收率80.8%，产品纯度95.2%。
实施例2
（1）称取10g壳多糖溶解于乙酸中，并定容至100mL，泡胀24h，备用；称取4g海藻酸钠溶解于水中，并定容至100mL；取2,3-丁二醇发酵液2L，用乙酸将pH调至5，依次加入壳多糖泡胀液100mL、海藻酸钠水溶液100mL，搅拌均匀后，静置24h后，取上层清液。
（2）取步骤（1）所获得酵液上层清液，以质量浓度40%氢氧化钠，将发酵清液pH调节至6；随后加入40g氯化钾，发酵清液电导率为15000µs/cm。
（3）以大孔吸附树脂D152作为填料，制备柱体积为100mL的分离柱；将步骤（2）所获得的发酵清液以2BV/h的流速，加入上述吸附分离柱，柱温20℃。当发酵清液完全注入分离柱后，取200mL清水，以1BV/h的流速清洗分离柱。
（4）取200mL甲醇，以1BV/h的流速通过上述树脂填充柱，并进行脱附液的收集。
（5）将步骤（4）收集的2,3-丁二醇洗脱液，进行常压精馏分离。分别于65℃左右收集甲醇馏分，100℃左右收集水。接近180℃时，结束精馏，釜残成分为2,3-丁二醇。共收集2,3-丁二醇122mL，收率75.8%，产品纯度94.6%。
实施例3
（1）称取20g壳多糖溶解于乙酸中，并定容至100mL，泡胀24h，备用；称取4g海藻酸钠溶解于水中，并定容至100mL；取2,3-丁二醇发酵液10L，用乙酸将pH调至4.5，依次加入壳多糖泡胀液100mL、海藻酸钠水溶液100mL，搅拌均匀后，静置24h后，取上层清液。
（2）取步骤（1）所获得酵液上层清液，以质量浓度40%氢氧化钠，将发酵清液pH调节至5.5；随后加入180g氯化钾，发酵清液电导率为13000µs/cm。
（3）以大孔吸附树脂H-10作为填料，制备柱体积为200mL的分离柱；将步骤（2）所获得的发酵清液以1.5BV/h的流速，加入上述吸附分离柱，柱温25℃。当发酵清液完全注入分离柱后，取600mL清水，以1BV/h的流速清洗分离柱。
（4）取600mL乙醇，以0.75BV/h的流速通过上述树脂填充柱，并进行脱附液的收集。
（5）将步骤（4）收集的2,3-丁二醇洗脱液，进行常压精馏分离。分别于85℃左右收集乙醇馏分，100℃左右收集水。接近180℃时，结束精馏，釜残成分为2,3-丁二醇。共收集2,3-丁二醇639mL，收率79.4%，产品纯度93.6%。
对比例1
按照CN 200710010203.9公开的方法，取2L发酵液，采用膜过滤的方式进行发酵液预处理，进行双水相萃取（选择由磷酸氢二钾和乙醇组成的）。在精馏过程中釜底仍出现结焦现象，2,3-丁二醇的总回收率为57% 。
对比例2
按照CN200810024865.6公开的方法，取2L发酵液，采用疏水硅沸石动态吸附方式，获得2,3-丁二醇洗脱液。按照本方案的精馏过程，脱除乙醇和部分水分后，釜残中2,3-丁二醇的纯度为62.4%。
对比例3
按照实施例1中（1）（3）（4）（5）的步骤进行2,3-丁二醇的分离试验，不经过发酵清液的离子强度调节。经精馏获得2,3-丁二醇产品纯度为72.8%。
Claims (12)
1.一种从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法，其特征在于包括如下内容：（1）将壳多糖和海藻酸钠组成的絮凝体系加入到发酵液中，静置分离得到发酵清液；（2）将步骤（1）所获得发酵清液调节pH为5.5~7.5，并加入无机盐进行离子浓度调节得到预处理的发酵清液；（3）将步骤（2）所获得的预处理发酵清液经过吸附柱吸附，然后通过极性溶剂脱附，得到2,3-丁二醇洗脱液；（4）将步骤（3）的2,3-丁二醇洗脱液，进行精馏分离，得到2,3-丁二醇产品；步骤（3）所述的吸附柱中填充吸附树脂，所述吸附树脂为非极性大孔树脂或中极性大孔吸附树脂。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）向发酵液中添加絮凝体系之前，以无机强酸或有机酸将发酵液pH调节至4.5～5.5。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所添加的壳多糖质量与发酵液体积的比例为1:2~5:1，质量单位为g，体积单位为L。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所添加的海藻酸钠质量与发酵液体积的比例为1:5~2:1，质量单位为g，体积单位为L。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中壳多糖以乙酸溶液的形式加入发酵体系中，其质量浓度为0.1%~10%。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中海藻酸钠以水溶液的形式加入到发酵体系中，其质量浓度为0.1%~5%。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的无机盐为具有强电解性的无机盐。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）所述的无机盐选自氯化钠、氯化钾、磷酸钠、磷酸钾或氯化镁中的一种或几种。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中通过无机盐的添加使发酵清液中电导率为10000~25000µs/cm之间。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）吸附过程发酵液流量为0.5~5BV/h，吸附温度为15~25℃。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）所述极性有机溶剂为C1～C3的短链醇中的一种或几种。
12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）所述的脱附过程，极性有机溶剂的流量为0.2BV/h~1BV/h，脱附温度为20~35℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410563893.0A CN105585432B (zh) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | 一种从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410563893.0A CN105585432B (zh) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | 一种从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105585432A CN105585432A (zh) | 2016-05-18 |
| CN105585432B true CN105585432B (zh) | 2018-10-12 |
Family
ID=55925374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410563893.0A Active CN105585432B (zh) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | 一种从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105585432B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112321391B (zh) * | 2021-01-06 | 2021-04-06 | 苏州苏震生物工程有限公司 | 一种内消旋-2,3-丁二醇的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101274876A (zh) * | 2008-05-16 | 2008-10-01 | 南京工业大学 | 一种利用疏水硅沸石吸附分离发酵液中2,3-丁二醇的方法 |
| CN102321680A (zh) * | 2011-06-07 | 2012-01-18 | 大连理工大学 | 一种二元醇与有机酸联产与分离方法 |
| CN102459138A (zh) * | 2009-06-04 | 2012-05-16 | 基因组股份公司 | 分离发酵液成分的方法 |
-
2014
- 2014-10-22 CN CN201410563893.0A patent/CN105585432B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101274876A (zh) * | 2008-05-16 | 2008-10-01 | 南京工业大学 | 一种利用疏水硅沸石吸附分离发酵液中2,3-丁二醇的方法 |
| CN102459138A (zh) * | 2009-06-04 | 2012-05-16 | 基因组股份公司 | 分离发酵液成分的方法 |
| CN102321680A (zh) * | 2011-06-07 | 2012-01-18 | 大连理工大学 | 一种二元醇与有机酸联产与分离方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105585432A (zh) | 2016-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101979368B (zh) | 一种盐析萃取发酵液中有机酸的方法 | |
| CN103113422B (zh) | 一种用模拟流动床分离精制高纯度l-阿拉伯糖、d-木糖的方法 | |
| CN109721487A (zh) | 一种利用连续离子交换技术高效纯化莽草酸的工艺 | |
| CN107418995B (zh) | 一种石榴皮单宁液态发酵制备的鞣花酸及其制备方法 | |
| CN104892710B (zh) | 一种纯化还原型β‑烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的方法 | |
| CN108276292A (zh) | 一种1,5-戊二胺的分离方法 | |
| Zhao et al. | Lactic acid recovery from fermentation broth of kitchen garbage by esterification and hydrolysis method | |
| CN102329340A (zh) | 一种d-甘露糖制备方法 | |
| CN102241707A (zh) | 一种提取l-阿拉伯糖与制备木糖醇的方法 | |
| CN109180674A (zh) | 基于发酵液复合盐析的吡咯喹啉醌二钠盐分离纯化方法 | |
| CN105585432B (zh) | 一种从发酵液中分离提取2,3-丁二醇的方法 | |
| CN113004134B (zh) | 一种利用棕榈油提取物分离纯化发酵液中维生素k2的方法 | |
| CN107201384A (zh) | 一种从d-乳酸钠发酵液中分离提取d-乳酸的方法 | |
| CN101445466B (zh) | 生物催化法生产2,2-二甲基环丙烷甲酰胺的提纯方法 | |
| CN107955825A (zh) | 一种以d-阿洛酮糖为主要成分的甜味剂组合物的制备方法 | |
| CN104878056B (zh) | 一种生产高纯度低聚果糖的方法 | |
| CN105622342B (zh) | 一种分离2,3-丁二醇的方法 | |
| CN105713932B (zh) | 一种微生物发酵制备2,3-丁二醇的方法 | |
| WO2016161686A1 (zh) | 一种从脱脂麦胚中提取制备高纯度棉子糖的工艺 | |
| CN102399210B (zh) | 一种从发酵液中分离提取高纯度布雷菲德菌素a的方法 | |
| CN108300739B (zh) | 一种用于l-苹果酸的分离方法 | |
| CN104774794A (zh) | 一株产d-甘露糖异构酶的菌株及用其生产d-甘露糖的方法 | |
| CN101781339B (zh) | 利用木糖醇结晶母液生产l-阿拉伯糖的方法 | |
| CN103131643B (zh) | 一株产甘露醇的菌株及用该菌株发酵生产甘露醇的方法 | |
| CN107739308B (zh) | 一种从微生物发酵液或酶转化液中同时提取α-酮戊二酸和丙酮酸的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240322 Address after: No. 96-1 Nankai Street, Lvshunkou District, Dalian City, Liaoning Province, 116045 Patentee after: Sinopec (Dalian) Petrochemical Research Institute Co.,Ltd. Country or region after: China Patentee after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Address before: No. 213, No.1 Chuangxin Road, Tieshan Street, Lvshunkou District, Dalian City, Liaoning Province, 116045 Patentee before: DALIAN RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM AND PETROCHEMICALS, SINOPEC Corp. Country or region before: China Patentee before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |