[發明專利]使用降膜、刮膜、薄膜或短程蒸發器從發酵液純化醇的方法

有效

• 申請號: 200980148517.2
• 申請日: 2009-10-02
• 公開（公告）號: CN102238990A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 帕斯卡爾.魯西奧克斯;克萊門特.塞利爾;弗雷德里克.奧利維爾
• 申請（專利權）人: 代謝探索者公司
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04;B01D61/14;C07C29/76;C12P7/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史悅

本發明涉及從發酵液純化醇。

通過微生物發酵產生醇具有許多優點。舉例而言，通過發酵產生丁醇、1，3-丙二醇和1，2-丙二醇是周知的。發酵介質中的起始原材料可為甘油。具體而言，已描述了通過由梭菌(clostridium)發酵甘油合成1，3丙二醇。通過發酵甘油合成1，3-丙二醇與使用石油產物的化學合成相比，導致生產成本顯著降低。

通過發酵產生醇通常伴隨產生有機酸。因此，通過微生物發酵產生1，3-丙二醇可伴隨同時產生其他產物或副產物，具體為丙酮，或以酸或乙酸鹽形式的酸。

因此，必須將由發酵產生的醇從發酵液純化。除了醇之外，發酵液可含有也可從發酵液純化的有價值的副產物(例如丙酮或乙酸)。然而，發酵液通常還含有雜質或不希望的副產物如水、有機雜質、無機鹽和有機鹽。

在1，3-丙二醇的具體情況下，常常觀察到造成1，3-丙二醇顏色和氣味的有機雜質。這些雜質并未得到鑒定，但有可能是由于1，3-丙二醇降解而出現的。因此，在產生和純化1，3-丙二醇過程中必須避免此種降解。

在從發酵液純化醇的過程中遇到的一個主要問題是鹽的消除。這些鹽通常為氯化鈉和氯化鈣，但也可為銨鹽和磷酸鹽。如果未經消除，這些鹽會在醇純化過程中沉淀。

已經描述了多種從發酵液純化1，3-丙二醇的方法，特別是EP?1218327，US?7056439，EP?1103618和WO2004/101479。

US?5,254,467描述1，3-丙二醇的發酵產生。在消除了生物質之后，使用多種技術純化該1，3-丙二醇。可通過蒸發去除水、低沸點和高沸點組分。

對于鹽，最顯著而言，已提出了通過多種技術如使用離子交換樹脂(WO2004101479)，電透析(Gong等，2006；Gong等，2004)和沉淀-過濾(US6,361,983)從純化方法上游消除鹽。

ZHI-LONG?XIU等涉及生物法產生的1，3-丙二醇和2，3-丁二醇的下游加工。在該綜述文章中，討論了多種技術包括蒸發、液-液提取和蒸餾技術。ZHI-LONG?XIU等承認在蒸餾之前需要脫鹽和脫質子化。提出的一種方法是添加乙醇以引發鹽和蛋白的沉淀，然后在進一步純化之前將其去除。

WO2009/068110描述了從發酵液純化醇的方法。在這些方法中，將甘油添加至濃縮的發酵液防止了鹽在蒸餾柱底部的結晶。甘油的添加使鹽留在液相直至純化工藝終了。該工藝的主要缺點是需用于溶解鹽的甘油量可能非常高，導致高純化成本。

WO2004/101479也涉及生物法產生的1，3-丙二醇的純化。該純化工藝包括過濾、離子交換純化和包括至少兩個蒸餾柱的蒸餾過程。鹽在該工藝起始時使用離子交換樹脂來去除。主要的問題是離子交換樹脂的結垢(fouling)，這是由于經過濾的發酵液中的重雜質。離子交換是有效的技術，但由于當該技術應用于具有高鹽含量的溶液時需要再生樹脂而導致非常高的運營成本。由于重雜質造成的離子交換樹脂的結垢和由于高鹽含量造成的迅速飽和兩者均導致運營成本提高，因為需要頻繁地再生和/或替換樹脂。

US?2004/0222153公開了從發酵液基于液-液提取回收1，3-丙二醇的工藝。液-液提取依賴于在有機溶劑中提取1，3-丙二醇。選擇適當的溶劑使得1，3-丙二醇對該溶劑的親和力高于對水的親和力。然而，限制因素是1，3-丙二醇非常親水，因此需要大體積的溶劑以有效地提取1，3-丙二醇。

因此，這些技術均未產生令人滿意的結果。

本發明提出了新的從發酵液純化醇如1，3-丙二醇的方法。本發明的方法在進一步純化所述醇之前使得發酵液有效地脫鹽。

有利地，本發明的方法在純化步驟中防止所述醇的降解。

本發明的方法是基于將重溶劑添加至發酵液，其中所述重溶劑具有比通過發酵產生的醇的沸點更高的沸點。在本發明的方法中，在添加了重溶劑之后，將發酵液給料于降膜蒸發器、刮膜蒸發器或短程蒸發器，其中該醇被蒸發，而鹽結晶并由所述重溶劑抽出(draw?out)。重溶劑的添加導致鹽的機械抽出，同時導致蒸餾物中所需產物的高產量，從而導致從含有待純化的醇的發酵液中鹽的早期消除。

在去除鹽之后，可進一步使用多種技術如例如蒸餾來純化所述醇。殘留的雜質可進一步通過離子交換或吸附來去除，但這些技術是用作錦上添花的(polishing)技術以達到甚至更高的最終質量。減少了離子交換樹脂或吸附固體的結垢，因為之前已去去除了鹽和重雜質。

有利地，本發明的方法使得在從發酵液純化醇的過程中能夠使用簡單、便宜和易于工業化的工藝有效地消除鹽。