CN211445571U

CN211445571U - 一种利用生物发酵法生产长链二元酸的系统

Info

Publication number: CN211445571U
Application number: CN201922477710.4U
Authority: CN
Inventors: 杨玉峰; 杨晨; 刘修才
Original assignee: Kaisai Jinxiang Biomaterial Co ltd; Cathay R&D Center Co Ltd; CIBT America Inc
Current assignee: Kaisai Jinxiang Biomaterial Co ltd; Kaisai Wusu Biotechnology Co ltd; Cathay R&D Center Co Ltd; CIBT America Inc
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-09-08
Anticipated expiration: 2029-12-31

Abstract

本实用新型提供了一种利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，包括：酸化装置、离心分离装置、第一存储装置以及过滤装置。酸化装置用于对进入酸化装置内的发酵液进行酸化结晶，以形成酸化结晶液；离心分离装置连接于酸化装置，用于分离酸化结晶液以获得重相物质，重相物质包括长链二元酸；第一存储装置连接于离心分离装置，用于存储重相物质；过滤装置连接于第一存储装置，用于过滤重相物质以获得长链二元酸。相比现有技术，本实用新型通过省却了酸化前的除菌体、脱色装置，而是采用酸化后直接进行离心分离得到长链二元酸的方式，使得整个系统更加简单，提高了生产效率。

Description

一种利用生物发酵法生产长链二元酸的系统

技术领域

本实用新型总体来说涉及生物发酵法生产长链二元酸技术领域，具体而言，涉及一种利用生物发酵法生产长链二元酸的系统。

背景技术

长链二元酸(Long chain dicarboxylic acids，LCDA)，其结构通式为：HOOC-(CH₂)_n-COOH(n＝8-16)，是一种重要的有机中间体，被广泛应用于化工、轻工、农药、医药、新材料等领域。目前最为常规的长链二元酸制备方法是通过长链的烷烃、脂肪酸、脂肪酸的衍生物在特定菌种下经发酵获得。

目前生物发酵法制备的长链二元酸，其生产装置较为复杂，发酵液往往需要经过多次的溶解、脱色、过滤去除发酵微生物的细胞组织、蛋白、色素等杂质，然后再经过加酸使长链二元酸结晶析出。一方面，需要消耗大量的碱和酸，而且结晶母液中盐分过高，需要经过复杂的后处理才能达到排放标准，另一方面，多次的脱色、过滤操作会在一定程度上延长生产周期，同时可能带来产品产率的损失。

实用新型内容

本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种生产装置简单的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，包括：酸化装置、离心分离装置、第一存储装置以及过滤装置。酸化装置用于对进入所述酸化装置内的发酵液进行酸化结晶，以形成酸化结晶液；离心分离装置连接于所述酸化装置，用于分离所述酸化结晶液以获得重相物质；第一存储装置连接于所述离心分离装置，用于存储所述重相物质；过滤装置连接于所述第一存储装置，用于过滤所述重相物质以获得长链二元酸。

根据本实用新型的一些实施方式，所述酸化结晶液经所述离心分离装置处理后还获得轻相物质；所述系统还包括第二存储装置，所述第二存储装置连接于所述离心分离装置，用于存储所述轻相物质。

根据本实用新型的一些实施方式，所述系统还包括：

陶瓷膜浓缩装置，连接于所述第二存储装置，用于浓缩所述轻相物质以获得浓缩液，所述浓缩液再经过加碱处理后获得盐溶液，所述盐溶液再经所述陶瓷膜浓缩装置处理后获得膜清液，所述膜清液包括长链二元酸盐；

第三存储装置，连接于所述陶瓷膜浓缩装置，用于存储所述膜清液；所述第三存储装置还连接于所述酸化装置，以使所述膜清液能够回用至所述酸化装置。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第二存储装置包括存储罐。

根据本实用新型的一些实施方式，所述重相物质经所述过滤装置处理后还获得第一滤液；所述系统还包括滤液回用装置，所述滤液回用装置分别连接于所述酸化装置和所述过滤装置，用于将所述第一滤液输送至所述酸化装置。

根据本实用新型的一些实施方式，所述滤液回用装置包括螺旋输送机或泵。

根据本实用新型的一些实施方式，所述离心分离装置包括卧式螺旋沉降离心机或碟片离心机。

根据本实用新型的一些实施方式，所述系统还包括干燥装置，所述干燥装置连接于所述过滤装置，用于干燥所述长链二元酸。所述干燥装置可以是闪蒸干燥器、空心桨叶干燥机、管束干燥机或流化床干燥机等。

根据本实用新型的一些实施方式，进入所述酸化装置的所述发酵液的PH值小于4.5。

根据本实用新型的一些实施方式，所述第一存储装置包括存储罐。

可以理解，尽管本专利中通过酸化装置、离心分离装置、第一存储装置以及过滤装置即可实现，但是本领域技术人员可以根据需要在本专利的系统中增加长链二元酸的溶解装置、脱色装置、过滤装置、酸化结晶装置，以进一步提高长链二元酸的品质。上述对本专利系统的进一步延伸，也包含在本专利的保护范围内。

可以理解，根据客户和市场的对产品质量的要求，本专利获得的长链二元酸可以通过溶解装置、结晶装置、蒸馏装置等进行进一步提纯，以提高长链二元酸的品质。

由上述技术方案可知，本实用新型的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统的优点和积极效果在于：

本实用新型的系统通过依次连接的酸化装置、离心分离装置、第一存储装置以及过滤装置，即可生产出长链二元酸。相比现有技术，可以省却多次的溶解、脱色、过滤装置，而是采用酸化后直接进行离心分离的方式，使得整个系统更加简单，提高了生产效率。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种利用生物发酵法生产长链二元酸的系统的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、酸化装置

2、离心分离装置

3、第一存储装置

4、过滤装置

5、干燥装置

6、第二存储装置

7、陶瓷膜浓缩装置

8、第三存储装置

9、滤液回用装置

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

应当理解的是，本申请文件中所述的“连接于”可以是直接连接，也可以是间接连接，在间接连接方式中，例如可以是通过搅龙、管道或泵等形式实现连接，以便将需要输送的物质由前一装置输送至后一装置。

本实用新型的一实施方式提供一种利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，包括酸化装置、离心分离装置、第一存储装置以及过滤装置。酸化装置用于对进入所述酸化装置内的发酵液进行酸化结晶，以形成酸化结晶液；离心分离装置连接于所述酸化装置，用于分离所述酸化结晶液以获得重相物质；第一存储装置连接于所述离心分离装置，用于存储所述重相物质；过滤装置连接于所述第一存储装置，用于过滤所述重相物质以获得长链二元酸。

本实用新型的系统通过依次连接的酸化装置、离心分离装置、第一存储装置以及过滤装置，即可生产出长链二元酸。相比现有技术，省却了多次的脱色装置，而是采用酸化后直接进行离心分离的方式，使得整个系统更加简单，提高了生产效率。

本实用新型中所述长链二元酸发酵液是通过以烷烃、脂肪酸及其衍生物为底物，利用微生物发酵的方法得到的发酵液；其中的微生物只要可以通过氧化将烷烃、脂肪酸、脂肪酸的衍生物的末端甲基转化为羧基，从而生成长链二元酸。

下面结合附图，以一具体实施方式进行说明。

如图1所示，本实用新型一实施方式的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，包括通过依序连接的酸化装置1、离心分离装置2、第一存储装置3、过滤装置4和干燥装置5，其中，离心分离装置2的重相出口连接于第一存储装置3。

酸化装置1用于对进入酸化装置1内的发酵液进行酸化处理，以形成酸化结晶液。离心分离装置2用于分离酸化结晶液以获得重相物质，重相物质包括长链二元酸。第一存储装置3用于存储重相物质。过滤装置4用于过滤重相物质以获得长链二元酸。进一步地，过滤装置4还可用于清洗获得的长链二元酸，例如用水冲洗。

在制备时，长链二元酸的发酵液进入酸化装置1中进行酸化结晶，其中，酸化装置1中的PH值介于2～4。酸化结晶后的酸化结晶液进入离心分离装置2中进行离心分离，优选为卧式螺旋沉降离心机，以便分离出重相物质和轻相物质。重相物质包括长链二元酸，轻相包括微生物细胞组织、蛋白、色素等杂质和少量长链二元酸。通过离心分离装置将长链二元酸和杂质有效分离，减少发酵液提取长链二元酸过程中脱色、过滤的次数。

重相物质进入第一存储装置3，之后经过过滤装置4压滤得到长链二元酸滤饼湿品，最后，长链二元酸滤饼湿品经过干燥装置5干燥后获得长链二元酸。

在一示例性实施方式中，离心分离装置2可以包括卧式螺旋沉降离心机或碟片离心机。当然，在其他实施方式中，也可以采用其他离心机，此处不再一一列举。

在一示例实施方式中，第一存储装置3包括存储罐，当然，也可以包括其他具有存储功能的装置。

在一示例性实施方式中，进入酸化装置1内的发酵液的PH值为小于4.5，优选2～4。

在该实施方式中，具体限定了发酵液的PH呈酸性。通过这样的设计，使得发酵液进入酸化装置1进行酸化结晶过程时，能够消耗更少的酸就可使长链二元酸析出，进而配合后续装置的串联。反之，如果发酵液的PH值呈碱性，则发酵液中的长链二元酸是以盐的形态存在于发酵液中，此时，通常需要先进行脱色、过滤后，再进行酸化，而此时酸化需要消耗大量的酸，才能析出晶体。

继续参阅图1，在本实施方式中，还包括第二存储装置6，第二存储装置6连接于离心分离装置2的轻相出口，用于存储轻相物质，轻相物质例如包括微生物细胞组织、蛋白、色素等杂质和少量长链二元酸。还包括陶瓷膜浓缩装置7和第三存储装置8，陶瓷膜浓缩装置7连接于第二存储装置6，用于浓缩轻相物质以获得浓缩液。第三存储装置8连接于陶瓷膜浓缩装置7，用于存储膜清液，该膜清液由所述浓缩液经过加碱处理后获得盐溶液，盐溶液再经陶瓷膜浓缩装置处理后获得；第三存储装置8还连接于酸化装置1，以使膜清液能够回用至酸化装置1。

在本实施方式中，包括微生物细胞组织、蛋白、色素等杂质和少量长链二元酸的轻相物质先进入第二存储装置6，之后进入陶瓷膜浓缩装置7，在陶瓷膜浓缩装置7中，得到的浓缩液，浓缩液的固形物含量达到10-20wt％，浓缩液初始呈酸性，为进一步回收溶液中的二元酸，向第二存储装置6中加碱或碱液，碱或碱液通过第二存储装置6进入陶瓷膜浓缩系统，用于调节浓缩液的PH值至6-12，之后经过膜处理，将膜透过液(含有长链二元酸盐)进入第三存储装置8暂存，之后再回用至酸化装置1。经过这样的结构设计，使得轻相液再次进行长链二元酸生产步骤，据此避免了原料的浪费，进一步提高了产率。浓缩液经过PH值调节后，可以经过进一步浓缩，然后进行膜处理。

在一示例实施方式中，第二存储装置6包括存储罐，当然，也可以包括其他具有存储功能的装置。

请继续参阅图1，在本实施方式中，重相物质经过滤装置4处理后除了产出长链二元酸，还获得第一滤液。过滤装置4过滤得到的长链二元酸可以用水洗涤，洗脱液通过过滤装置4滤出后获得第二滤液。在酸化装置1和过滤装置4之间还设有滤液回用装置9，滤液回用装置9用于将第一滤液、第二滤液输送至酸化装置1，该第一滤液可按照上述步骤依次经过酸化装置1、离心分离装置2、第一存储装置3、过滤装置4和干燥装置5。

在本实施方式中，通过设置滤液回用装置9，便于将第一滤液回用至酸化装置1，以再次进行长链二元酸生产步骤，避免了原料的浪费，进一步提高了产率。

在一示例性实施方式中，滤液回用装置9可以包括螺旋输送机或泵。当然，在其他实施方式中，也可以采用其他装置，以实现将滤液回用至酸化装置1。

值得一提的是，本实用新型所述回收系统中的各种装置均为现有的，各个装置的内部结构或构造均为所述领域的技术人员公知的，故本申请不再详细说明。

综上所述，本实用新型提供的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统至少具有以下优点和有益效果：

1、本实用新型的生产系统省却了多次的溶解装置、脱色装置、过滤装置，而是采用酸化后直接进行离心分离的方式，使得整个系统更加简单。

2、为了达到良好的脱色效果，在现有技术中，长链二元酸发酵液需要先加碱，使长链二元酸完全溶于水，然后进入脱色罐，加入的碱一部分会与发酵液中的无机酸根形成可溶性盐，在后续的酸化结晶过程中，可溶性盐仍留在结晶母液中，需要复杂的处理工艺才能去除。同时如果盐分过高，难以达到排放标准。反观本实用新型提出的生产系统，而不存在上述的问题。

3、在现有的技术方案中，长链二元酸发酵液在脱色前需要先加碱调节pH至8～12，使长链二元酸完全溶解，脱色后过滤，将过滤得到的清液酸化，需要消耗大量的酸才能调节pH至2～4使长链二元酸结晶析出。据此，可看出现有技术中需要消耗大量的酸液和碱液。反观本实用新型的提出的生产系统，省却了酸化结晶前的脱色装置，从而省却了酸化前的加碱的步骤，使得酸化结晶过程只需添加少量酸液，即可调节PH值介于2～4。

4、采用本实用新型提出的生产系统产出的长链二元酸的产品纯度高。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统仅仅是采用本实用新型的原理的一个示例。本领域的普通技术人员应当清楚地理解，本实用新型的原理并非仅限于附图中示出或说明书中描述的装置的任何细节或任何部件。

应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本实用新型的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。

Claims

1.一种利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，包括：

酸化装置，用于对进入所述酸化装置内的发酵液进行酸化结晶，以形成酸化结晶液；

离心分离装置，连接于所述酸化装置，用于分离所述酸化结晶液以获得重相物质；

第一存储装置，连接于所述离心分离装置，用于存储所述重相物质；以及

过滤装置，连接于所述第一存储装置，用于过滤所述重相物质以获得长链二元酸。

2.根据权利要求1所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，所述酸化结晶液经所述离心分离装置处理后还获得轻相物质；所述系统还包括第二存储装置，所述第二存储装置连接于所述离心分离装置，用于存储所述轻相物质。

3.根据权利要求2所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，所述系统还包括：

4.根据权利要求2所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，所述第二存储装置包括存储罐。

5.根据权利要求1所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，所述重相物质经所述过滤装置处理后还获得第一滤液；所述系统还包括滤液回用装置，所述滤液回用装置分别连接于所述酸化装置和所述过滤装置，用于将所述第一滤液输送至所述酸化装置。

6.根据权利要求5所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，所述滤液回用装置包括螺旋输送机或泵。

7.根据权利要求1所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，所述离心分离装置包括卧式螺旋沉降离心机或碟片离心机。

8.根据权利要求1所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，所述系统还包括干燥装置，所述干燥装置连接于所述过滤装置，用于干燥所述长链二元酸。

9.根据权利要求1所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，进入所述酸化装置的所述发酵液的PH值小于4.5。

10.根据权利要求1所述的利用生物发酵法生产长链二元酸的系统，其特征在于，所述第一存储装置包括存储罐。