[發明專利]一種1,3－丙二醇發酵液的除雜和脫鹽方法

有效

• 申請號: 200710009244.6
• 申請日: 2007-07-20
• 公開（公告）號: CN101117306A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 劉久清;張世文;藍偉光;洪昱斌
• 申請（專利權）人: 三達膜科技（廈門）有限公司;三達工業技術(廈門)有限公司;三達(廈門)環境工程有限公司
• 主分類號: C07C31/20
• 分類號: C07C31/20;C07C29/74
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種1，3-丙二醇發酵液，尤其是涉及一種采用將陶瓷膜過濾技術與電滲析技術相結合的1，3-丙二醇發酵液去雜和除鹽的方法。

背景技術

1，3-丙二醇(PDO)是一種重要的化工原料，是合成聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的重要單體。而PTT是繼20世紀50年代聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)和20世紀70年代聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之后新實現工業規模的合成纖維的聚酯高分子材料，是一種極具發展前途的新型聚酯材料，具有廣泛的應用前景。另外，PDO還可用于油墨、藥物、抗凍劑等領域。

現行PDO的生產方法主要有丙烯醛法和環氧乙烷法，這兩種方法存在副反應多、反應條件苛刻及環境污染等問題，而且產量較低。與化學合成法比較，發酵法生產的1，3-丙二醇因具有成本低廉、反應條件溫和，且生產原料為可再生資源、環境污染小等優點，近年來已成為國內外研究者關注的熱點。

當采用微生物發酵法生產PDO時，由于在發酵過程中會產生乳酸、乙酸和丙酸等副產物，導致pH的降低，因此抑制了發酵過程的進一步進行。解決發酵法生產過程中因有機酸產生而抑制發酵過程的方法一般是及時分離產出有機酸或將其轉化為有機酸鹽的形式加以轉化回收。由于PDO發酵生產中在線去除有機酸存在較大難度，因此發酵過程中采取加入氫氧化鉀中和發酵副產物生成鹽的方法以促使發酵的進行。另外發酵培養基中含有無機鹽類，使發酵結束時發酵液中含有大量的鹽類。PDO發酵液在進行濃縮和蒸餾等后處理操作之前必須將大部分鹽除去，以滿足設備和工藝的需要。

發酵液脫鹽可以采用離子交換法。但是，采用離子交換工藝處理發酵液，樹脂再生需要消耗3～5倍量的酸堿及大量的水，而且大量的酸堿廢液容易造成環境污染。

電滲析技術是分離電解質與非電解質的有效方法之一，其操作依據是離子在直流電場作用下的定向運動和離子交換膜對離子的選擇透過性。與溶劑萃取、離子交換等其它有機酸鹽回收方法相比，電滲透析技術具有耗能低、耗時短、產品損失少、無環境污染和成本較低廉等優點，目前已廣泛用于有機酸的分離回收。

中國專利03104871.4公開了一種電滲析法用于1，3-丙二醇發酵液的脫鹽工藝，它是將1，3-丙二醇發酵液經過濾袋過濾后直接用電滲析法除鹽。但是，由于1，3-丙二醇發酵液是用甘油為原料發酵所產生，其中，料液含有的菌體和蛋白質等大分子雜質，直接進入電滲析會造成電滲析的膜污染和流道堵塞。因此，電滲析法用于1，3-丙二醇發酵液的脫鹽在工業化生產中碰到了膜污染和流道堵塞的技術難題，采用電滲析法對1，3-丙二醇發酵液進行除鹽時，必須對其進行預處理，去除菌體和蛋白質等大分子雜質。此外，離子交換膜是電滲析裝置的“心臟”部位，它的選取對脫鹽效果等有重要影響，離子交換膜主要性能指標包括膜電導和選擇透過性等，對于包含中性溶質的體系還包括中性溶質通過膜的透過系數.這些性能參數顯著影響溶液的膜分離的效果，對于有機溶液體系更是如此，因此，除了對操作條件進行研究外，選擇合適的離子膜種類對于優化PDO發酵液電滲析過程也是非常重要的。

隨著膜材料和過濾技術的不斷發展與成熟，膜過濾技術被實踐證明是去除發酵液中的菌體和蛋白質等大分子雜質的有效方法之一。由于陶瓷膜具有耐酸堿(pH＝0～14)、耐高溫(耐121℃蒸氣殺菌)、通量大和易清洗再生等優良特性，陶瓷膜分離技術已涉及到多個領域，目前已在生物制藥行業、食品飲料行業、化工行業、環保行業等領域得到應用，并且還有不斷發展的趨勢。

發明內容

本發明的目的是針對目前工業中采用發酵法生產1，3-丙二醇發酵后的后續分離純化工藝中存在的生產成本高，生產能力小，料液含鹽量高，使后續濃縮蒸發、蒸餾、精餾等沸點較高，能耗較大等問題，提供一種1，3-丙二醇發酵液的除雜和脫鹽方法。

本發明的技術方案是將陶瓷膜分離技術應用于1，3-丙二醇發酵液的過濾去除發酵液中的菌體和蛋白質等大分子雜質，經過陶瓷膜過濾預處理的1，3-丙二醇發酵液再經電滲析法脫鹽，解決了工業生產中電滲析的膜污染和流道堵塞等技術難題。

本發明是通過如下步驟實現的：

1)微濾除雜：將帶菌的1，3-丙二醇發酵液經濾袋預處理之后進入陶瓷膜設備進行微濾除雜，除去發酵液中的菌體和蛋白質等大分子物質，得到含有1，3-丙二醇的發酵過濾液；

2)電滲析除鹽：將含有1，3-丙二醇的發酵過濾液送入電滲析器，除鹽，當濾液電導降至2000μs時，除鹽完成，終止電滲析操作，濾液進入后續工藝濃縮提純。