DE102012105128A1

DE102012105128A1 - Verfahren zur Darstellung langkettiger Dicarbonsäuren und deren Herstellung

Info

Publication number: DE102012105128A1
Application number: DE102012105128A
Authority: DE
Inventors: Liming Yan; Yong Yang; Shenzhan Fu; Yuantong Chen; Zhizhou Wang; Wubo Cao
Original assignee: SHANDONG HILEAD BIOTECHNOLOGY CO Ltd; Institute of Microbiology of CAS
Current assignee: SHANDONG HILEAD BIOTECHNOLOGY CO Ltd; Institute of Microbiology of CAS
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: DE102012105128B4; CN103030550A; JP2013079224A; CN103030550B; US20130116471A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein von organischen Lösemitteln freies Verfahren zum Reinigen und Aufarbeiten einer langkettigen Dicarbonsäure oder eines ihrer Salze. Die Erfindung vermeidet Probleme, die durch organische Lösemittel verursacht werden, die im Reinigungsprozess des Standes der Technik verwendet wurden. Der vorliegende Prozess verringert wirksam den Gehalt an Verunreinigungen wie Proteinen und färbenden Stoffen in dem Produkt. Die Reinheit des kristallisierten langkettigen Dicarbonsäureprodukts ist größer als 99 Gew.-%.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein vorteilhaften Verfahren zum Reinigen langkettiger Dicarbonsäuren und deren Herstellung, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Reinigen langkettiger Dicarbonsäuren ohne Verwendung jeglicher organischer Lösemittel und deren Herstellung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Langkettige Dicarbonsäuren werden als wichtiges Rohmaterial für die Synthese von Produkten wie Nylon, hochwertigem Parfum, Weichmachern, Schmiermitteln sowie hoch entwickelten Thermosolen verwendet. Heutzutage werden verschiedene Arten von langkettigen Dicarbonsäuren vor allem als metabolische Produkte hergestellt, die aus der Fermentation mit n-Alkan durch Mikroorganismen wie z. B. Candida tropicalis erhalten werden. Die Fermentationsflüssigkeit ist jedoch ein komplexes Mehrphasensystem, das unreagiertes n-Alkan, nicht verbrauchtes Kulturmedium, Zellen von Mikroorganismen und Einschlüsse davon, Sekretsubstanzen der Mikroorganismen und dergleichen enthält, worin insbesondere eine große Menge Verunreinigungen wie z. B. Proteine und Pigmente einen erheblichen Effekt auf die Reinheit und das Aussehen der langkettigen Dicarbonsäure des Produkts haben.
Derzeit wird das Verfahren zum Reinigen der langkettigen Dicarbonsäure üblicherweise in zwei Typen klassifiziert: ein Verfahren unter Verwendung organischer Lösemittel und ein Verfahren unter Verwendung von Wasser. Die Anwendung des Verfahrens unter Verwendung organischer Lösemittel wird durch Probleme wie z. B. hohe Investitionen, Alkanrückstände und Lösemittel im Produkt, Sicherheit bei der Herstellung und so weiter deutlich beschränkt. Das Verfahren unter Verwendung von Wasser kann die Mangel des Lösemittelverfahrens überwinden; die Reinheit seines Produkt bei Verwendung der derzeitigen Methoden kann jedoch kein hohes Niveau erreichen, das für die Polymerisation erforderlich ist. Zum Beispiel offenbart JP 56026194 ein Wasserphasenverfahren zum Trennen von Dicarbonsäuren, wobei die Reinigungsschritte das Alkalisieren und Kochen der Fermentationsflüssigkeit, Zentrifugieren zum Entfernen von Mikroorganismen, Hinzufügen von Kieselerde zum Adsorbieren von nicht reagierten Reaktanten und Nebenprodukten, dann Filtrieren, Ansäuern und Absetzen des Filtrats umfassen. Schließlich wird das Dicarbonsäureprodukt nach Filtration und Trocknung erhalten. Das in den oben erwähnten Verfahren existierende Problem ist die Autolyse von Zellen während des Alkalisierens und Kochens, wodurch Verunreinigungen wie z. B. Proteine und färbende Stoffe in Zellen in die Fermentationsflüssigkeit aufgelöst werden, so dass folglich die Reinheit des Gesamtsäureprodukts maximal 98,5% beträgt und die Färbematerialien in dem Produkt schwierig zu entfernen sind. Das Produkt weist dann eine hellbraune Erscheinung auf. Darüber hinaus ist das Hauptproblem des Wasserphasenverfahrens, dass Monocarbonsäure-Natriumsalz mit Dicarbonsäure-Mononatriumsalz oder -Dinatriumsalz co-kristallisiert. Es ist daher schwierig, die Dicarbonsäure von deren ähnlichem Monocarbonsäuresalz zu trennen.
CN1255483A offenbart ein Verfahren zum Reinigen von langkettigen Dicarbonsäureprodukten durch Verwendung der Kristallisation des Monosalzes der langkettigen Dicarbonsäure. Dieses Verfahren erfordert die genaue Einstellung der Menge an Base, die der Fermentationsflüssigkeit hinzugefügt wird, um sicherzustellen, dass die Dicarbonsäure nur das Monosalz generiert und nicht zum Dinatriumsalz wird. Es ist jedoch schwierig, die genaue Menge an Base zu bestimmen, wenn das Molerzeugungsverhältnis der Dicarbonsäure schwierig vorherzusagen ist. Dieser Mangel führt dazu, dass das Ausbeuteverhältnis des Produkts recht niedrig ist, weniger als etwa 90 Gew.-%, ohne dass die Dicarbonsäure im Filter des Monosalzes wiederverwendet wird. Das Ausbeuteverhältnis des Produkts kann etwa 92 Gew.-% erreichen, wenn die Dicarbonsäure in dem Filter des Monosalzes wiederverwendet wird, was jedoch die Verfahrenskosten erhöht. Die wässrige Phase des Monosalzfilters ist nicht rein genug, und es ist schwierig, das restliche Monosalz in der endgültigen Herstellung zu entfernen. CN1219530A offenbart ein Verfahren zum Reinigen eines langkettigen Dicarbonsäureprodukts durch Aussalzen mit Dinatriumsalz. Das Produktverhältnis ist jedoch immer noch niedrig, und außerdem muss die Filtration des Aussalzens im Kreislauf geführt werden, um die Dicarbonsäure zu erhalten.
CN1552687A offenbart ein Verfahren zum Aufarbeiten eines langkettigen Dicarbonsäureprodukts, indem es auf den Schmelzpunkt erwärmt wird, gefolgt von der Hinzugabe von Wasser, um eine Kühlkristallisation durchzuführen. Nachdem der Schmelzpunkt erreicht ist, wird Dicarbonsäure, die auf der Oberfläche der wässrigen Phase schwimmt, in der offenen Umgebung aufgefangen. Da die Schmelzpunkte der meisten Dicarbonsäuren mit einer geraden Anzahl Kohlenstoffatome über 110°C liegen, wurden in dem Patent besondere Methoden beschrieben, wie z. B. die Verwendung einer hochkonzentrierten Salzlösung, um die Siedetemperatur des Wassers zu erhöhen. Eine solche Anpassung des Verfahrens beschränkt jedoch seine Anwendung. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Trennung der Dicarbonsäure im Schmelzzustand sehr schwierig ist: es gibt keine offensichtlichen schwimmenden Schichten der DC₁₀, DC₁₂ und DC₁₃. Zusätzlich bewirkt die Kristallisation durch Hinzugabe von Wasser das Ausfallen sowohl von Monocarbon- als auch Dicarbonsäuren. Weiterhin sind die Kristalle und die amorphen Niederschläge miteinander vermischt, was eine Trennung der kristallisierten Dicarbonsäure schwierig macht. Ein solches Verfahren kann die Reinigung der DC₅, DC₇ und DC₉ lösen, aber es sehr schwierig, ein solches Verfahren zu verwenden, um die Reinigung der anderen Dicarbonsäuren mit gerader Kohlenstoffatomanzahl durchzuführen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Reinigungs- und Aufarbeitungsverfahren für alle Dicarbonsäuren durch wässrige Kristallisation bereitzustellen, ohne irgendwelche Arten von Salzlösungen oder organischen Lösemitteln zu verwenden, und ohne dass die Dicarbonsäureschicht von der wässrigen Oberfläche abgetrennt werden muss. Genauer umfasst das Verfahren zum Reinigen langkettiger Dicarbonsäuren die folgenden Schritte:

1) Ansäuern der Flüssigkeit, die eine langkettige Dicarbonsäure und/oder deren Salz enhält, und Auffangen des Rohprodukts der Dicarbonsäure, die sich im kristallinen Zustand oder im amorphen Zustand befindet;
2) Auflösen des Rohprodukts der Dicarbonsäuren unter Verwendung einer alkalischen Lösung mit Erwärmen und Filtern, um das unlösliche Material zu entfernen, und Entfärben mit Entfärbungsmitteln;
3) Nochmaliges Ansäuern, um den pH der Fermentationsflüssigkeit auf 1~2,5 zu bringen, dann Auffangen des Niederschlags der Dicarbonsäure nach Zentrifugieren;
4) Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure bis zur Neutralität durch Hinzufügen von Wasser mit der 3- bis 20-fachen Menge der Dicarbonsäure, um die Dicarbonsäure zu resuspendieren, nochmaliges Erwärmen auf 60~100°C, Filtrieren, Waschen und Trocknen, um den Filterkuchen der Dicarbonsäure zu erhalten;
5) Suspendieren des Filterkuchens der Dicarbonsäure in Wasser und Erwärmen der Mischung auf eine hohe Temperatur über 100°C unter hohem Druck und Halten der Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes für 20–30 min,
6) Langsames Senken der Temperatur auf 25~30°C und Erhalten der Dicarbonsäurekristalle durch Filtration.

Im Vorgang 1) der vorliegenden Erfindung beträgt der pH während des Schritts des Ansäuerns und Absetzens des Filtrats vorzugsweise 1–2,5, seine Temperatur beträgt 60~100°C.
Im Vorgang 2) der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise eine alkalische Lösung von 5 M NaOH zum Erwärmen und Schmelzen der Dicarbonsäure verwendet, und die Behandlungsbedingung ist 80°C für eine Stunde.
Beim Verfahren des Filters zum Entfernen des unlöslichen Materials des Vorgangs 2) der vorliegenden Erfindung umfasst das verwendete Filtermedium vorzugsweise eine Art oder mehreren Arten von Gaze, keramischer Folie, Metallfolie, Glasfaser.
Im Vorgang 2) der vorliegenden Erfindung ist das zum Entfärben verwendete Entfärbemittel vorzugsweise 0,2 Gew.-% Aktivkohle oder 0,5 Gew.-% Kieselerde.
Im Vorgang 4) der vorliegenden Erfindung wird das Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure mit Wasser vorzugsweise bis zum pH-Wert 6,5~7,0 durchgeführt.
Im Vorgang 4) der vorliegenden Erfindung ist die Menge des Wassers, das zum Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure verwendet wird, vorzugsweise 5 Mal die Masse der Dicarbonsäure.
Im Vorgang 4) der vorliegenden Erfindung ist das Wasser, das zum Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure verwendet wird, vorzugsweise Wasser bei 85°C mit neutralem pH, und es wird 1–10 Mal gewaschen.
Im Vorgang 5) der vorliegenden Erfindung ist die Erwärmtemperatur vorzugsweise der Schmelzpunkt der Dicarbonsäure, und die Dauer des Erwärmens ist 10 min~60 min.
Im Vorgang 6) der vorliegenden Erfindung besteht der Temperaturabsenkprozess vorzugsweise darin, die Temperatur um 10~15°C pro Stunde abzusenken.
Es ist ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung, die hergestellten Dicarbonsäuren unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–11 bereitzustellen, wobei in dem Reinigungsprozess kein organisches Lösemittel verwendet wird.
Das oben erwähnte Verfahren kann auch auf eine Lösung mit organischem Lösemittel und auf ein festes Rohprodukt angewendet werden, das Dicarbonsäure und/oder deren Salz enthält. In Fällen von Lösungen mit organischen Lösemitteln wird jegliches organische Lösemittel entfernt und dann dem obigen Schritt 2) gefolgt; in Fällen von festem Rohprodukt wird beim obigen Schritt 2) begonnen; wenn mit einer wässrigen Lösung, die eine langkettige Dicarbonsäure und/oder deren Salz enthält, begonnen wird, wird beim obigen Schritt 1) begonnen.
Technische Lösung:
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist sehr viel einfacher als die derzeitige Anwendung unter Verwendung eines organischen Lösemittels wie z. B. Essigsäure. Daher ist das Produktionsverhältnis viel höher. Darüber hinaus kann das bei der Kristallisation verwendete Wasser zum Waschen des Filterkuchens und zur Wiederverwertung verwendet werden. Ohne Verwendung von Essigsäure und ohne Essigsäureaustrag ist das Verfahren zum Umweltschutz sehr viel vorteilhafter. Schließlich kann durch Verwenden des Verfahrens des Absenkens der Temperatur und des Filters mit wässriger Lösung die Dicarbonsäure mit einer höheren Reinheit bis zu 98,6% erhalten werden und es kann die Kristallisation der Dicarbonsäure erreicht werden, die in dem gewünschten Zustand ist und was sich von bisherigen Reinigungsverfahren unterscheidet. Das vorliegende Verfahren der Erfindung ist insbesondere für das Rohmaterial zur Synthese solcher Produkte wie hochwertigem Parfüm und hoch entwickelter Thermosole und so weiter geeignet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a zeigt die Kristalle der Dodecandicarbonsäure, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
1b zeigt die Kristalle gemischt mit amorphem Pulver der Dodecandicarbonsäure, die durch das Verfahren des Patentdokuments CN10206131A hergestellt wurde (derzeitiges industrielles Produkt);
2A zeigt das HPLC-Chromatogramm von Dodecandicarbonsäure, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kristallisiert wurde;
2B zeigt das HPLC-Chromatogramm von Dodecandicarbonsäure, die unter Verwendung des Verfahrens des Patentdokuments CN10206131A kristallisiert wurde (derzeitiges industrielles Produkt).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendeten Stämme sind Candida tropicalis UH-2-48 (Hinterlegungsnummer CGMCC 0239, offenbart in CN1130685A ). Die Rohherstellung der Dicarbonsäure aus der Fermentierung anderer Stämme oder die Rohherstellung der Dicarbonsäure mit einem synthetischen Chemieverfahren kann das gleiche Reinigungsverfahren verwenden, wie es in der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.

Rohmaterialien für die Herstellung der Dicarbonsäuren können aus Alkanen mit unterschiedlicher Kettenlänge, verschiedenen Fettsäuren oder ihren Ester ausgewählt werden. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Dodecan, Methylhexadecanoat und Natriumpalmitat verwendet. Bei der Herstellung von Dicarbonsäuren mit unterschiedlicher Kettenlänge können verschiedene Rohmaterialien verwendet werden. Die Endtemperatur, auf die die Mischung einer Dicarbonsäure erwärmt wird, kann aus der folgenden Tabelle 1 entnommen werden. Tabelle 1 – Vorgeschlagene Erwärmtemperaturen der Mischung verschiedener Dicarbonsäuren mit Wasser

Anzahl Kohlenstoffatome	Erwärmtemperatur °C
2	189–191
3	131–135
4	185–190
5	95–99
6	151–153
7	105–106
8	143–144
9	100–103
10	131–134
11	109–110
12	128–129
13	112–114
14	126–128
16	124–126
18	123–125

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.
BEISPIEL 1
1. Kultivierung, Keimung und Fermentation des Stamms für die Herstellung von Dodecandicarbonsäure
Der in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Stamm ist Candida tropicalis UH-2-48 (Hinterlegungsnummer CGMCC 0239). Aus einer herkömmlichen Schrägkultur wird ein Volumen von 50 mL Starterkultur präpariert und 16 Stunden kultiviert, danach für weitere 16 Stunden in 1 L weitere sekundäre Starterkultur transferiert. Die Starterkultur enthält 0,2~0,5% (Gew./Vol.) Maissirup, 0,3~0,7% (Gew./Vol.) Hefeextrakt, 0,2~0,5% (Gew./Vol.) Harnstoff, 2~5% (Gew./Vol.) Sucrose, 0,5~1% (Gew./Vol.) KH₂PO₄, 0,03~0,05% (Vol./Vol.) Entschäumungsmittel.
Schließlich wird die erwähnte sekundäre Starterkultur in einen 10 L-Fermentertank transferiert, um die endgültige Fermentation durchzuführen. Das Basismedium der Kultur mit einem Volumen von 4 L enthält 2~7% (Gew./Vol.) Maissirup, 0,1~0,3% (Gew./Vol.) NaCl, 0,15~0,3% (Gew./Vol.) Hefeextrakt, 0,1~0,25% (Gew./Vol.) Harnstoff, 3~7% (Gew./Vol.) Glucose, 0,5~2% (Gew./Vol.) Sucrose, 1~2% KNO₃, 0,5~2% (Gew./Vol.) KH₂PO₄, 3~7% (Gew./Vol.) Zellregulatoren, 0,001~0,05% (Vol./Vol.) Emulgator, 0,03% (Vol./Vol.) Entschäumungsmittel. Die Fermentation wird 144–156h bei 30°C mit einem Ventilationsverhältnis von 1:0,5 durchgeführt. Dodecan wird nach der Fermentation über 16 h mit einer Rate von 50 mL/h zugesetzt, bis 150 g Dodecan (etwa 2 L) vollständig zugesetzt sind. Der pH wird mit einer 10 M NaOH-Lösung auf 7,2 eingestellt und der gelöste Sauerstoff durch die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit auf 20%.
2. Erhalten der rohen Dodecandicarbonsäure

1) Ein Volumen von 7 L der Fermentationsflüssigkeit, die in den obigen Fermentationsverfahren mit einer Endkonzentration des Gesamtsäuregehalts von 187 g/L erhalten wird, wird auf 80°C erwärmt und für 60 min gehalten.
2) Nachdem der pH mit NaOH (10 M) auf 9,5 eingestellt ist, werden die Hefezellen durch Zentrifugieren entfernt.
3) Aktivkohlepulver mit einer Endmenge von 0,5% (Gew./Vol.) wird dem Überstand zugefügt, und das Filtrat wird bei 70°C inkubiert, was 60 min gehalten wird.
4) Die Aktivkohle wird durch Vakuumfiltration mit einer 0,44 μm-Nylonmembran entfernt.
5) Die filtrierte Lösung wird unter Verwendung von 98% Schwefelsäure auf pH 2,5 angesäuert, gefolgt von Inkubation bei 80°C für 2 Stunden.
6) Der in Schritt 5) gebildete Niederschlag, der rohe Dodecandicarbonsäure ist, wird durch Zentrifugieren erhalten. Der Niederschlag wird dann durch Resuspension unter Verwendung von Wasser gewaschen und dann wieder zentrifugiert, gefolgt von Vakuumtrocknung, um die rohe Dodecandicarbonsäure zu erhalten.

3. Vorbehandlungsprozess vor Kristallisation

1) Die rohe Dodecandicarbonsäure wird unter Verwendung einer 5 M NaOH-Lösung in einem Verhältnis von 1,74 g/mL wieder aufgelöst, die dann auf 80°C erwärmt und für eine Stunde gehalten wird. Die Lösung, die wieder aufgelöste Dodecandicarbonsäure enthält, wird dann mit einem Stück Filterpapier bei 80°C in einem Trockenschrank filtriert, um unlösliche Verunreinigungen zu entfernen.
2) Dann wird dem Filtrat Aktivkohlepulver in einer Endmenge von 0,2% (Gew./Vol.) oder 0,5% (Gew./Vol.) Kieselerde hinzugefügt, was bei 60°C durchgeführt wird, und bei dieser Temperatur 60 min inkubiert.
3) Aktivkohle oder Kieselerdepulver wird durch Vakuumfiltration mit einer 0,44 μm-Nylonmembran entfernt;
4) Die filtrierte Lösung wird unter Verwendung von 98% Schwefelsäure auf pH 2,5 oder niedriger angesäuert, so dass Dodecandicarbonsäure aus der Lösung ausgefällt wird;
5) Der Niederschlag der Dodecandicarbonsäure wird durch Zentrifugieren aufgefangen;
6) Die erhaltene Dodecandicarbonsäure wird dann resuspendiert und unter Verwendung von Wasser mit dreifacher Menge der Säuremasse gewaschen, gefolgt von Zentrifugation. Dieser Waschschritt wird wiederholt, bis der pH des Waschüberstands höher als 6,5 ist. Dieser Waschschritt wird üblicherweise dreimal ausgeführt. Wasser mit einer fünffachen Menge der Säuremasse wird hinzugefügt und die Suspension auf 80°C erwärmt, gefolgt von Filtration, um den filtrierten Kuchen zu erhalten. Der Kuchen wird dann dreimal gewaschen, wobei Wasser mit 85°C verwendet wird.

4. Kristallisationsprozess der Dodecandicarbonsäure

1) Der Filterkuchen der gewaschenen Dodecandicarbonsäure wird in Wasser mit der fünffachen Menge der Kuchenmasse resuspendiert. Die Mischung wird dann unter Verwendung eines Druckbehälters (GSHA-2 (2 L), Henghua Chemical Plant, Weihai, VR China) auf 128~130°C erwärmt und 20–30 min bei der Temperatur gehalten;
2) Die Temperatur der Mischung wird kontinuierlich und langsam bei einer Geschwindigkeit von 10°C pro Stunde auf Raumtemperatur abgesenkt. Dodecandicarbonsäure kristallisiert während des Temperaturabsenkprozesses;
3) Die kristallisierte Dodecandicarbonsäure wird durch Zentrifugieren erhalten. Einige Schwebekörper an der wässrigen Oberfläche der Mischung, die Monocarbonsäure enthalten, werden unter Verwendung dieses Verfahren abgetrennt und entfernt;
4) Die Restfeuchte wird in einem Vakuumofen getrocknet, und die gereinigte Dodecandicarbonsäure wird erhalten.

Insgesamt werden 138,2 g Dodecandicarbonsäure erhalten, die Reinheit beträgt 99,2% und die Produktausbeute 95,2%. Das Endprodukt der Dodecandicarbonsäure unter Verwendung des Verfahrens dieses Beispiels 1 zeigte ein kristallines Erscheinungsbild (1a), und das unter Verwendung des Beispiels der CN 102061316A zeigte ein amorphes Erscheinungsbild (1b). Das Endprodukt der Dodecandicarbonsäure unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist für die Downstream-Polymersynthese wie z. B. von Polyamiden, die hochreine Vorstufen erfordert, besonders geeignet.
„A” der 2 zeigt das HPLC-Chromatogramm bei 210 nm und „B” der 2 bei 254 nm. Die Bedingung der HPLC ist die Verwendung von Agilent 1260, die Säule ist Zorbax Eclipse plus C18, der Diodenarry-Detektor ist G1315D. Die mobile Phase ist am Anfang 50% Wasser: 50% Acetonitril und am Ende 100% Acetonitril; es wird 30 min mit einer Flussgeschwindigkeit von 1 mL/min eluiert. Aus 2A und 2B kann geschlossen werden, dass der Reinigungs- und Aufarbeitungsprozess, der im vorliegenden Patent angewendet wird, ein Produkt mit der gleichen Qualität wie das derzeitige industrielle Produkt bereitstellen kann, sogar mit weniger Verunreinigungen.
BEISPIEL 2
1. Kultivierung, Keimung und Fermentation des Stamms für die Herstellung von Tridecandicarbonsäure
Der in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Stamm ist Candida tropicalis UH-2-48 (Hinterlegungsnummer CGMCC 0239). Aus einer herkömmlichen Schrägkultur wird ein Volumen von 50 mL Starterkultur präpariert und 16 Stunden kultiviert, danach für weitere 16 Stunden in 1 L weitere sekundäre Starterkultur transferiert. Die Starterkultur enthält 0,2~0,5% (Gew./Vol.) Maissirup, 0,3~0,7% (Gew./Vol.) Hefeextrakt, 0,2~0,5% (Gew./Vol.) Harnstoff, 2~5% (Gew./Vol.) Sucrose, 0,5~1% (Gew./Vol.) KH₂PO₄, 0,03~0,05% (Vol./Vol.) Entschäumungsmittel.
Schließlich wird die erwähnte sekundäre Starterkultur in einen 10 L-Fermentertank transferiert, um die endgültige Fermentation durchzuführen. Das Basismedium der Kultur mit einem Volumen von 4 L enthält 2~7% (Gew./Vol.) Maissirup, 0,1~0,3% (Gew./Vol.) NaCl, 0,15~0,3% (Gew./Vol.) Hefeextrakt, 0,1~0,25% (Gew./Vol.) Harnstoff, 3~7% (Gew./Vol.) Glucose, 0,5~2% (Gew./Vol.) Sucrose, 1~2% KNO₃, 0,5~2% (Gew./Vol.) KH₂PO₄, 3~7% (Gew./Vol.) Zellregulatoren, 0,001~0,05% (Vol./Vol.) Emulgator, 0,03% (Vol./Vol.) Entschäumungsmittel. Die Fermentation wird 144–156 h bei 30°C mit einem Ventilationsverhältnis von 1:0,5 durchgeführt. Tridecan wird nach der Fermentation über 16 h mit einer Rate von 50 mL/h zugesetzt, bis 150 g Tridecan (etwa 2 L) vollständig zugesetzt sind. Der pH wird mit einer 10 M NaOH-Lösung auf 7,2 eingestellt und der gelöste Sauerstoff durch die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit auf 20%.
2. Erhalten der rohen Tridecandicarbonsäure

1) Ein Volumen von 7 L der Fermentationsflüssigkeit, die in den obigen Fermentationsverfahren mit einer Endkonzentration des Gesamtsäuregehalts von 177 g/L erhalten wird, wird auf 80°C erwärmt und für 60 min gehalten.
2) Nachdem der pH mit NaOH (10 M) auf 9,5 eingestellt wird, werden die Hefezellen durch Zentrifugieren entfernt.
3) Aktivkohlepulver mit einer Endmenge von 0,5% (Gew./Vol.) wird dem Überstand zugefügt, und das Filtrat wird bei 70°C inkubiert, was 60 min gehalten wird.
4) Die Aktivkohle wird durch Vakuumfiltration mit einer 0,44 μm-Nylonmembran entfernt.
5) Die filtrierte Lösung wird unter Verwendung von 98% Schwefelsäure auf pH 2,5 angesäuert, gefolgt von Inkubation bei 80°C für 2 Stunden.
6) Der in Schritt 5) gebildete Niederschlag, der rohe Tridecandicarbonsäure ist, wird durch Zentrifugieren erhalten. Der Niederschlag wird dann durch Resuspension unter Verwendung von Wasser gewaschen und dann wieder zentrifugiert, gefolgt von Vakuumtrocknung, um die rohe Tridecandicarbonsäure zu erhalten.

3. Vorbehandlungsprozess vor Kristallisation

1) Die rohe Tridecandicarbonsäure wird unter Verwendung einer 5 M NaOH-Lösung in einem Verhältnis von 1,65 g/mL wieder aufgelöst, die dann auf 80°C erwärmt und für eine Stunde gehalten wird. Die Lösung, die wieder aufgelöste Tridecandicarbonsäure enthält, wird dann mit einem Stück Filterpapier bei 80°C in einem Trockenschrank filtriert, um unlösliche Verunreinigungen zu entfernen.
2) Dann wird dem Filtrat Aktivkohlepulver in einer Endmenge von 0,2% (Gew./Vol.) oder 0,5% (Gew./Vol.) Kieselerde hinzugefügt, was bei 60°C durchgeführt wird, und bei dieser Temperatur 60 min inkubiert.
3) Aktivkohle oder Kieselerdepulver wird durch Vakuumfiltration mit einer 0,44 μm-Nylonmembran entfernt;
4) Die filtrierte Lösung wird unter Verwendung von 98% Schwefelsäure auf pH 2,5 oder niedriger angesäuert, so dass Tridecandicarbonsäure aus der Lösung ausgefällt wird;
5) Der Niederschlag der Tridecandicarbonsäure wird durch Zentrifugieren aufgefangen;
6) Die erhaltene Tridecandicarbonsäure wird dann resuspendiert und unter Verwendung von Wasser mit dreifacher Menge der Säuremasse gewaschen, gefolgt von Zentrifugation. Dieser Waschschritt wird wiederholt, bis der pH des Waschüberstands höher als 6,5 ist. Dieser Waschschritt wird üblicherweise dreimal ausgeführt. Wasser mit einer fünffachen Menge der Säuremasse wird hinzugefügt und die Suspension auf 80°C erwärmt, gefolgt von Filtration, um den filtrierten Kuchen zu erhalten. Der Kuchen wird dann dreimal gewaschen, wobei Wasser mit 85°C verwendet wird.

4. Kristallisationsprozess der Tridecandicarbonsäure

1) Der Filterkuchen der gewaschenen Tridecandicarbonsäure wird in Wasser mit der fünffachen Menge der Kuchenmasse resuspendiert. Die Mischung wird dann unter Verwendung eines Druckbehälters (GSHA-2 (2 L), Henghua Chemical Plant, Weihai, VR China) auf 118~120°C erwärmt und 20–30 min bei der Temperatur gehalten;
2) Die Temperatur der Mischung wird kontinuierlich und langsam bei einer Geschwindigkeit von 10°C pro Stunde auf Raumtemperatur abgesenkt. Tridecandicarbonsäure kristallisiert während des Temperaturabsenkprozesses;
3) Die kristallisierte Tridecandicarbonsäure wird durch Zentrifugieren erhalten. Einige Schwebekörper an der wässrigen Oberfläche der Mischung, die Monocarbonsäure enthalten, werden unter Verwendung dieses Verfahren abgetrennt und entfernt;
4) Die Restfeuchte wird in einem Vakuumofen getrocknet, und die gereinigte Tridecandicarbonsäure wird erhalten.

Insgesamt werden 124,4 g Tridecandicarbonsäure erhalten, die Reinheit beträgt 98,8% und die Produktausbeute 92,8%.
BEISPIEL 3
1. Kultivierung, Keimung und Fermentation des Stamms für die Herstellung von Hexadecandicarbonsäure
Der in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Stamm ist Candida tropicalis UH-2-48 (Hinterlegungsnummer CGMCC 0239). Aus einer herkömmlichen Schrägkultur wird ein Volumen von 50 mL Starterkultur präpariert und 16 Stunden kultiviert, danach für weitere 16 Stunden in 1 L weitere sekundäre Starterkultur transferiert. Die Starterkultur enthält 0,2~0,5% (Gew./Vol.) Maissirup, 0,3~0,7% (Gew./Vol.) Hefeextrakt, 0,2~0,5% (Gew./Vol.) Harnstoff, 2~5% (Gew./Vol.) Sucrose, 0,5~1% (Gew./Vol.) KH₂PO₄, 0,03~0,05% (Vol./Vol.) Entschäumungsmittel.
Schließlich wird die erwähnte sekundäre Starterkultur in einen 10 L-Fermentertank transferiert, um die endgültige Fermentation durchzuführen. Das Basismedium der Kultur mit einem Volumen von 4 L enthält 2~7% (Gew./Vol.) Maissirup, 0,1~0,3% (Gew./Vol.) NaCl, 0,15~0,3% (Gew./Vol.) Hefeextrakt, 0,1~0,25% (Gew./Vol.) Harnstoff, 3~7% (Gew./Vol.) Glucose, 0,5~2% (Gew./Vol.) Sucrose, 1~2% KNO₃, 0,5~2% (Gew./Vol.) KH₂PO₄, 3~7% (Gew./Vol.) Zellregulatoren, 0,001~0,05% (Vol./Vol.) Emulgator, 0,03% (Vol./Vol.) Entschäumungsmittel. Die Fermentation wird 144–156h bei 30°C mit einem Ventilationsverhältnis von 1:0,5 durchgeführt. Natriumpalmitat wird nach der Fermentation über 16 h mit einer Rate von 50 mL/h zugesetzt, bis 0,5 M Natriumpalmitat (etwa 2 L) vollständig zugesetzt sind. Der pH wird mit einer 10 M NaOH-Lösung auf 7,2 eingestellt und der gelöste Sauerstoff durch die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit auf 20%.
2. Erhalten der rohen Hexadecandicarbonsäure

1) Ein Volumen von 7 L der Fermentationsflüssigkeit, die in den obigen Fermentationsverfahren mit einer Endkonzentration des Gesamtsäuregehalts von 248,5 g/L erhalten wird, wird auf 80°C erwärmt und für 60 min gehalten.
2) Nachdem der pH mit NaOH (10 M) auf 9,5 eingestellt wird, werden die Hefezellen durch Zentrifugieren entfernt.
3) Aktivkohlepulver mit einer Endmenge von 0,5% (Gew./Vol.) wird dem Überstand zugefügt, und das Filtrat wird bei 70°C inkubiert, was 60 min gehalten wird.
4) Die Aktivkohle wird durch Vakuumfiltration mit einer 0,44 μm-Nylonmembran entfernt.
5) Die filtrierte Lösung wird unter Verwendung von 98% Schwefelsäure auf pH 2,5 angesäuert, gefolgt von Inkubation bei 80°C für 2 Stunden.
6) Der in Schritt 5) gebildete Niederschlag, der rohe Hexadecandicarbonsäure ist, wird durch Zentrifugieren erhalten. Der Niederschlag wird dann durch Resuspension unter Verwendung von Wasser gewaschen und dann wieder zentrifugiert, gefolgt von Vakuumtrocknung, um die rohe Hexadecandicarbonsäure zu erhalten.

3. Vorbehandlungsprozess vor Kristallisation

1) Die rohe Hexadecandicarbonsäure wird unter Verwendung einer 5 M NaOH-Lösung in einem Verhältnis von 1,40 g/mL wieder aufgelöst, die dann auf 80°C erwärmt und für eine Stunde gehalten wird. Die Lösung, die wieder aufgelöste Hexadecandicarbonsäure enthält, wird dann mit einem Stück Filterpapier bei 80°C in einem Trockenschrank filtriert, um unlösliche Verunreinigungen zu entfernen.
2) Dann wird dem Filtrat Aktivkohlepulver in einer Endmenge von 0,2% (Gew./Vol.) oder 0,5% (Gew./Vol.) Kieselerde hinzugefügt, was bei 60°C durchgeführt wird, und bei dieser Temperatur 60 min inkubiert.
3) Aktivkohle oder Kieselerdepulver wird durch Vakuumfiltration mit einer 0,44 μm-Nylonmembran entfernt;
4) Die filtrierte Lösung wird unter Verwendung von 98% Schwefelsäure auf pH 2,5 oder niedriger angesäuert, so dass Hexadecandicarbonsäure aus der Lösung ausgefällt wird;
5) Der Niederschlag der Hexadecandicarbonsäure wird durch Zentrifugieren aufgefangen;
6) Die erhaltene Hexadecandicarbonsäure wird dann resuspendiert und unter Verwendung von Wasser mit dreifacher Menge der Säuremasse gewaschen, gefolgt von Zentrifugation. Dieser Waschschritt wird wiederholt, bis der pH des Waschüberstands höher als 6,5 ist. Dieser Waschschritt wird üblicherweise dreimal ausgeführt. Wasser mit einer fünffachen Menge der Säuremasse wird hinzugefügt und die Suspension auf 80°C erwärmt, gefolgt von Filtration, um den filtrierten Kuchen zu erhalten. Der Kuchen wird dann dreimal gewaschen, wobei Wasser mit 85°C verwendet wird.

4. Kristallisationsprozess der Hexadecandicarbonsäure

1) Der Filterkuchen der gewaschenen Hexadecandicarbonsäure wird in Wasser mit der fünffachen Menge der Kuchenmasse resuspendiert. Die Mischung wird dann unter Verwendung eines Druckbehälters (GSHA-2 (2 L), Henghua Chemical Plant, Weihai, VR China) auf 124~126°C erwärmt und 20–30 min bei der Temperatur gehalten;
2) Die Temperatur der Mischung wird kontinuierlich und langsam bei einer Geschwindigkeit von 10°C pro Stunde auf Raumtemperatur abgesenkt. Hexadecandicarbonsäure kristallisiert während des Temperaturabsenkprozesses;
3) Die kristallisierte Hexadecandicarbonsäure wird durch Zentrifugieren erhalten. Einige Schwebekörper an der wässrigen Oberfläche der Mischung, die Monocarbonsäure enthalten, werden unter Verwendung dieses Verfahren abgetrennt und entfernt;
4) Die Restfeuchte wird in einem Vakuumofen getrocknet, und die gereinigte Hexadecandicarbonsäure wird erhalten.

Insgesamt werden 218,2 g Hexadecandicarbonsäure erhalten, die Reinheit beträgt 98,8% und die Produktausbeute 87,8%.
BEISPIEL 4
Das Verfahren des Beispiels 3 ist das gleiche wie das Verfahren des Beispiels 4, mit dem einzigen Unterschied, dass das Rohmaterial 160 g Methylhexadecanoat und das Endprodukt 121,5 g Hexadecandicarbonsäure ist und die Reinheit 98,6% und die Produktausbeute 91,68% ist.

Die Eigenschaften der Produkte der Beispiele 1–4 sind in Tabelle 2 gezeigt. Der Reinheitstest ist das Verfahren der Hochleistungsflüssigchromatografie (gezeigt in 2a und 2b). Tabelle 2

	nC₁₂	nC₁₃	Natriumpalmitat (0,5 M)	Methylhexadecanoat
Molmasse	170	184	278	270
Rohmaterial (g)	150	150	278	160
Masse reine Disäure (g)	138,2	124,1	218,2	121,5
Masse gesamte Säure (g/L)^a	187	177	248,5	132,7
Rate der Rohmaterialumsetzung (%)^b	68,1	62,4	76,3	71,7
Produktausbeute (%)^c	95,2	92,8	87,8	91,6
Reinheit des Rohprodukts (%)^d	87	87	83	85
Reinheit des Kristallisationsprodukts (%)^d	99,2	98,8	98,6	98,6

a: Masse der Gesamtsäure, die unter Verwendung eines Titrationsverfahrens mit NaOH getestet wird ( CN1130685 , Beispiel 1);
b: Molumsetzungsrate, d. h. Mol der Endprodukt-Disäure/Mol des Rohmaterials × 100
c: Masse der Gesamtsäure/Masse der Säure im Fermentationsüberstand × 100;
d: Das Testverfahren ist Hochleistungsflüssigchromatografie.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 56026194 [0003]
CN 1255483 A [0004]
CN 1219530 A [0004]
CN 1552687 A [0005]
Cn 10206131 A [0020, 0022]
CN 1130685 A [0023]
CN 102061316 A [0028]
CN 1130685 [0037]

Claims

Verfahren zum Reinigen oder Aufarbeiten einer langkettigen Dicarbonsäure oder eines ihrer Salze, umfassend die folgenden Schritte: 1) Ansäuern des Rohmaterials, das eine langkettige Dicarbonsäure oder eines ihrer Salze enthält, und Auffangen des ausgefallenen Rohprodukts der Dicarbonsäure, die sich im festen Zustand befindet, dann Befolgen von Schritt 2); 2) Auflösen des erwähnten Rohprodukts unter Verwendung einer alkalischen Lösung mit Erwärmen, Filtern, um das unlösliche Material zu entfernen, und Entfärben mit Entfärbungsmitteln; 3) Nochmaliges Ansäuern, um den pH der Fermentationsflüssigkeit auf 1~2,5 einzustellen und Auffangen des Niederschlags der Dicarbonsäure nach Zentrifugieren; 4) Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure bis zur Neutralität durch Hinzufügen von Wasser mit der 3- bis 20-fachen Menge der Dicarbonsäure, um die Dicarbonsäure zu resuspendieren, nochmaliges Erwärmen auf 60~100°C, Filtrieren, Waschen und Trocknen, um den Filterkuchen der Dicarbonsäure zu erhalten; 5) Suspendieren des Filterkuchens der Dicarbonsäure in Wasser und Erwärmen der Mischung auf eine hohe Temperatur über 100°C unter hohem Druck und Halten der Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes für 20–30 min, 6) Langsames Senken der Temperatur auf Raumtemperatur und Erhalten der Dicarbonsäurekristalle durch Filtration.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 1) der pH während des Schritts des Ansäuerns und Absetzens des Filtrats 1–2,5 beträgt und seine Temperatur 60~100°C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 2) eine alkalische Lösung von 5 M NaOH zum Erwärmen und Schmelzen der Dicarbonsäure verwendet wird und die Behandlungsbedingung 80°C für eine Stunde ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 2) das verwendete Filtermedium eine Art oder mehreren Arten von Gaze, Nylonmembran, keramischer Folie, Metallfolie, Glasfasermembran umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 2) das zum Entfärben verwendete Entfärbemittel 0,2 Gew.-% Aktivkohle oder 0,5 Gew.-% Kieselerde ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 4) der pH-Wert, bis zu dem der Dicarbonsäureniederschlag unter Verwendung von Wasser gewaschen wird, 6,5~7,0 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 4) die Menge des Wassers, das zum Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure verwendet wird, 5 Mal die Masse der Dicarbonsäure ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 4) das Wasser, das zum Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure verwendet wird, Wasser bei 85°C mit neutralem pH ist und das Waschen 1–10 Mal wiederholt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 5) die Erwärmtemperatur der Schmelzpunkt der Dicarbonsäure und die Dauer des Erwärmens 10 min~60 min ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im Vorgang 6) das langsame Absenken der Temperatur darin besteht, die Temperatur um 10~15°C pro Stunde abzusenken.
Dicarbonsäure, die unter Verwendung des Verfahrens eines der Ansprüche 1–11 hergestellt wird, wobei in dem Reinigungsprozess kein organisches Lösemittel verwendet wird.
Verfahren zum Reinigen oder Aufarbeiten einer langkettigen Dicarbonsäure oder eines ihrer Salze, umfassend die folgenden Schritte: 1) Entfernen der organischen Lösemittelkomponente der Lösung eines organischen Lösemittels, die eine Dicarbonsäure und/oder eines ihrer Salze enthält, Ansäuern und Auffangen des ausgefallenen Rohprodukts der Dicarbonsäure, die sich im festen Zustand befindet, dann Befolgen von Schritt 2); 2) Auflösen des erwähnten Rohprodukts unter Verwendung einer alkalischen Lösung mit Erwärmen, Filtern, um das unlösliche Material zu entfernen, und Entfärben mit Entfärbungsmitteln; 3) Nochmaliges Ansäuern, um den pH der Fermentationsflüssigkeit auf 1~2,5 einzustellen, und Auffangen des Niederschlags der Dicarbonsäure nach Zentrifugieren; 4) Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure bis zur Neutralität durch Hinzufügen von Wasser mit der 3- bis 20-fachen Menge der Dicarbonsäure, um die Dicarbonsäure zu resuspendieren, nochmaliges Erwärmen auf 60~100°C, Filtrieren, Waschen und Trocknen, um den Filterkuchen der Dicarbonsäure zu erhalten; 5) Suspendieren des Filterkuchens der Dicarbonsäure in Wasser und Erwärmen der Mischung auf eine hohe Temperatur über 100°C unter hohem Druck und Halten der Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes für 20–30 min, 6) Langsames Senken der Temperatur auf Raumtemperatur und Erhalten der Dicarbonsäurekristalle durch Filtration.
Verfahren zum Reinigen oder Aufarbeiten einer langkettigen Dicarbonsäure oder eines ihrer Salze, umfassend die folgenden Schritte: 1) Auflösen eines festen Rohprodukts, das Dicarbonsäure oder eines ihrer Salze enthält, unter Verwendung einer alkalischen Lösung mit Erwärmen, Filtern, um das unlösliche Material zu entfernen, und Entfärben mit Entfärbungsmitteln; 2) Nochmaliges Ansäuern, um den pH der Fermentationsflüssigkeit auf 1~2,5 einzustellen, und Auffangen des Niederschlags der Dicarbonsäure nach Zentrifugieren; 3) Waschen des Niederschlags der Dicarbonsäure bis zur Neutralität durch Hinzufügen von Wasser mit der 3- bis 20-fachen Menge der Dicarbonsäure, um die Dicarbonsäure zu resuspendieren, nochmaliges Erwärmen auf 60~100°C, Filtrieren, Waschen und Trocknen, um den Filterkuchen der Dicarbonsäure zu erhalten; 4) Suspendieren des Filterkuchens der Dicarbonsäure in Wasser und Erwärmen der Mischung auf eine hohe Temperatur über 100°C unter hohem Druck und Halten der Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes für 20–30 min, 5) Langsames Senken der Temperatur auf Raumtemperatur und Erhalten der Dicarbonsäurekristalle durch Filtration.