CN1880464A - 微生物法生产羟基乙酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微生物法生产羟基乙酸的方法。其技术方案是：包括如下工艺步骤：(1)丙酸棒杆菌种培养产生腈水合酶；(2)利用腈水合酶作为催化剂，由羟基乙腈水合反应生成低浓度羟基乙酸铵溶液；(3)低浓度的羟基乙酸铵溶液经过刮板蒸发后过离子交换柱脱铵反应制备较高浓度的羟基乙酸溶液；(4)较高浓度的羟基乙酸溶液经低温结晶干燥制备高纯度的羟基乙酸。有益效果是：具有流程短、能耗低、原料利用率高、对环境污染小、产品质量高、生产成本低等特点，工业化后，可以改变传统方法生产羟基乙酸需依赖国外技术的现状，提高我国在国际上的地位，而且在降低生产成本、环境保护等方面也有较突出长久的贡献，符合我国可持续性发展战略。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种利用生物酶作为催化剂由羟基乙腈水解反应生成羟基乙酸的微生物法生产羟基乙酸的方法。
二、背景技术：
羟基乙酸在主要工业化国家是一种大吨位生产的精细有机化工原料，具有广泛的用途。我国尚无以工业规模生产羟基乙酸的厂家，市场所需羟基乙酸及其相关产品完全依赖进口。国际上生产羟基乙酸的传统方法是羟基乙腈在化学催化剂的条件下水解，具有工艺复杂、转化率低、能耗高、污染环境、成本高等缺点。
三、发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种具有流程短、能耗低、原料利用率高、对环境污染小、产品质量高、生产成本低的微生物法生产羟基乙酸的方法。
其技术方案是：包括如下工艺步骤：
(1)丙酸棒杆菌种培养产生腈水合酶；(2)利用腈水合酶作为催化剂，由羟基乙腈水合反应生成低浓度羟基乙酸铵溶液；(3)低浓度的羟基乙酸铵溶液经过刮板蒸发后过离子交换柱脱铵反应制备较高浓度的羟基乙酸溶液；(4)较高浓度的羟基乙酸溶液经低温结晶干燥制备高纯度的羟基乙酸。
所述的丙酸棒杆菌种逐级培养放大、发酵产生腈水合酶。
在腈水合酶的催化条件下，羟基乙腈水解生成羟基乙酸铵水溶液。
羟基乙酸铵水溶液用刮板蒸发器浓缩羟基乙酸铵溶液的浓度到60％-80％。
较高浓度的羟基乙酸铵溶液通过离子交换柱脱铵生成较高浓度的羟基乙酸水溶液。
较高浓度的羟基乙酸水溶液经过冷冻结晶，再离心、脱水然后干燥得到高纯度的羟基乙酸晶体。
本发明的有益效果是：具有流程短、能耗低、原料利用率高、对环境污染小、产品质量高、生产成本低等特点，工业化后，可以改变传统方法生产羟基乙酸需依赖国外技术的现状，提高我国在国际上的地位，而且在降低生产成本、环境保护等方面也有较突出长久的贡献，符合我国可持续性发展战略。
四、附图说明：
附图1是本发明的生产流程图。
五、具体实施方式：
参照附图，其详细技术方案包括如下：
(1)产酶细胞菌种的筛选
从丙酸棒杆菌的菌种中筛选产生产酸的能力强的腈水合酶，再进行筛选产酶高的菌种培养放大。
(2)产酶细胞的制备
在三角瓶中加入适量种子培养基(10％-50％)，灭菌后接入菌种(5％左右)，在20℃-40℃，旋转式摇床中100-600rpm振荡培养50-120小时，装瓶待用。在种子罐中加入适量种子培养基(10％-50％)，灭菌后接入菌种上述装瓶待用的菌种，在20℃-40℃的温度下，通气量1∶0.2-1∶1(V.V.M)；搅拌转速：50-400rpm，罐压0.04-0.06，发酵50-120小时；然后在发酵罐内加入培养基装入量40％-70％，实罐消毒后接入种子罐内种子液，在通气量1∶0.2-1∶1(V.V.M)，搅拌转速：50-400rpm，罐压0.04-0.06，发酵50-120小时。
种子罐培养基组成：0.5-2％葡萄糖，0.1-1％酵母膏，0.01-0.1％氯化钠，0.01-0.1％磷酸氢二钾，0.01-0.05％硫酸镁，尿素0.1-1％，PH7.0-7.5。
发酵罐培养基组成：0.5-2％葡萄糖，0.1-1％酵母膏，0.01-0.1％氯化钠，0.01-0.1％磷酸氢二钾，0.01-0.1％磷酸二氢钾，0.01-0.05％硫酸镁，尿素0.1-2％，PH6.5-7.5。
(3)催化水合生产过程：
将发酵液在转速为3000rpm、离心分离，去上清夜，渣浆为腈水合酶细胞；用去离子水清洗干净后加入反应釜，发酵液与反应釜体积的比例维持在1∶1，在10℃-50℃温度下羟基乙腈水解生成羟基乙酸铵水溶液，产物浓度在10-20％合格，底物羟基乙腈浓度低于30ppm时，反应结束。
(4)蒸发浓缩脱铵
催化水合反应体系的羟基乙酸铵水溶液，利用刮板蒸发器浓缩至浓度为40％-60％，降温后按一定流速通过再生处理过的离子交换柱得到粗羟基乙酸溶液，完成一批或者离子交换柱失效后，停止过料，用水冲洗离子交换柱；配再生液再生离子交换柱，用纯水冲洗待用。
(5)冷冻结晶、离心、脱水、干燥
粗羟基乙酸溶液打入离心机，低温冷冻结晶后，开启离心机离心、脱水，无液体水流出后，升温离心干燥后，得到高纯度羟基乙酸晶体包装入库。
Claims (6)
1、一种微生物法生产羟基乙酸的方法，其特征是包括如下工艺步骤：
(1)丙酸棒杆菌种培养产生腈水合酶；(2)利用腈水合酶作为催化剂，由羟基乙腈水合反应生成低浓度羟基乙酸铵溶液；(3)低浓度的羟基乙酸铵溶液经过刮板蒸发后过离子交换柱脱铵反应制备较高浓度的羟基乙酸溶液；(4)较高浓度的羟基乙酸溶液经低温结晶干燥制备高纯度的羟基乙酸。
2、根据权利要求1所述的微生物法生产羟基乙酸的方法，其特征是：所述的丙酸棒杆菌种逐级培养放大、发酵产生腈水合酶。
3、根据权利要求1所述的微生物法生产羟基乙酸的方法，其特征是：在腈水合酶的催化条件下，羟基乙腈水解生成羟基乙酸铵水溶液。
4、根据权利要求1所述的微生物法生产羟基乙酸的方法，其特征是：羟基乙酸铵水溶液用刮板蒸发器浓缩羟基乙酸铵溶液的浓度到60％-80％。
5、根据权利要求1所述的微生物法生产羟基乙酸的方法，其特征是：较高浓度的羟基乙酸铵溶液通过离子交换柱脱铵生成较高浓度的羟基乙酸水溶液。
6、根据权利要求1所述的微生物法生产羟基乙酸的方法，其特征是：较高浓度的羟基乙酸水溶液经过冷冻结晶，再离心、脱水然后干燥得到高纯度的羟基乙酸晶体。
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| CN 200610043895 CN1880464A (zh) | 2006-04-29 | 2006-04-29 | 微生物法生产羟基乙酸的方法 |
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| CN 200610043895 CN1880464A (zh) | 2006-04-29 | 2006-04-29 | 微生物法生产羟基乙酸的方法 |
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| CN (1) | CN1880464A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102066305B (zh) * | 2008-06-20 | 2015-11-25 | 旭化成化学株式会社 | α-羟酸的制造方法 |
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2006
- 2006-04-29 CN CN 200610043895 patent/CN1880464A/zh active Pending
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