[發明專利]一種從發酵液中分離純化丁二酸的工藝

有效

• 申請號: 201110353073.5
• 申請日: 2011-11-09
• 公開（公告）號: CN102363594A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 邢建民;王彩霞;萬印華
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C07C55/10
• 分類號: C07C55/10;C07C51/42;C07C51/47;C07C51/43
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

技術領域

本發明涉及丁二酸的生產工藝，具體地，本發明涉及從發酵液中分離純化 丁二酸的工藝。

背景技術

丁二酸(Succinic?Acid)又名琥珀酸，廣泛存在生物體中，是一種重要的二 元有機羧酸，作為一種重要的C₄平臺化合物，丁二酸可以參與多種類型的反應， 合成多種化工產品如1，4-丁二醇(BDO)，γ-丁內酯(GBL)，四氫呋喃(THF) 等，因此它在很多領域有著廣泛的用途，比如作為醫藥領域的鎮定劑、食品工 業的食品添加劑、表面活性劑等。

目前工業化生產丁二酸是由從化石原料中的獲得的順丁烯二酸酐加氫催化 而得，化工合成方法日益暴露出很多問題，如化石原料的日益枯竭，生產過程 中環境污染以及能耗等。新型生物法生產丁二酸因發酵所用原料低廉，不消耗 石化資源，以及沒有污染環境，并且可以固定CO₂等優點而成為研究熱點，以 期能夠代替化工合成方法。

對于生物法生產丁二酸，目前存在很多的問題，首先就是丁二酸發酵濃度 低，目前很多的研究工作如菌種選育、發酵工藝優化等已開展，期望能夠獲得 較高的丁二酸發酵濃度，為工業化打下基礎。專利CN?101531972A選育一株具 有較強鈉離子耐受性和產酸性能的琥珀酸放線桿菌Actinobacillus?succinogenes? CGMCC?2653(即F3-10)，并公開了該菌株的選育方法及用其發酵生產丁二酸 的方法，該菌株具有高產、耐鈉、抗氟乙酸的特點。專利CN101389752A公開 了一種細菌，其能夠產生有機酸，并且被修飾以具有與未修飾的菌株相比的增 強的2-氧代戊二酸脫氫酶活性，所述有機酸，例如丁二酸可以通過培養所述細 菌來制備。再次，從發酵液中分離純化丁二酸也是當前面臨的主要問題，在丁 二酸的生產中，其下游分離純化費用占總生產費用的60％，其原因在于下游分 離純化工藝不成熟，降低下游分離純化的費用，探索經濟高效的丁二酸分離純 化工藝，對于推進丁二酸的工業化具有重要的意義。

目前專利及文獻中報道的丁二酸的分離純化技術主要有鈣鹽法、液液萃取 法、吸附法、電滲析法、膜分離等方法。

鈣鹽法為當前工業化生物發酵法生產丁二酸的主要方法，如CN?101643400 A涉及一種從發酵液中提取丁二酸的方法，包括如下步驟：1)將丁二酸發酵液 除菌、除雜，得到丁二酸鹽溶液；2)將丁二酸鹽溶液與氯化鈣反應，生成丁二 酸鈣沉淀；3)反應液固液分離，得到丁二酸鈣固體；4)將丁二酸鈣固體與鹽 酸反應，降溫析出丁二酸固體；5)反應液固液分離，得到丁二酸，該方法的收 率高、產品質量好、原輔材料消耗少、能源消耗低，適合大規模生產。鈣鹽法 最大的弊端就是大量的原料氧化鈣或者氫氧化鈣的消耗，以及產生大量的副產 物石膏。

液液萃取法在提取丁二酸的時候，主要采用叔胺類萃取劑進行萃取。美國 專利US5773653公布了一種通過將酸萃取到水相中，從一種胺類非水溶性有機 萃取溶液中回收羧酸的方法，該方法適用于發酵液中羧酸的回收。但液液萃取 法的萃取劑的選擇面較窄，提取效率也有待提高，另外萃取劑大都是有機溶劑 有一定毒性，對于制備食品醫藥級丁二酸非常不利。

吸附法主要采用離子交換樹脂吸附丁二酸，CN101348428A公開了一種陰 離子樹脂吸附提取發酵液中丁二酸的方法，所述發明將丁二酸發酵液經加熱活 性炭脫色處理，離心或微濾膜過濾除去菌渣，將得到的發酵清液通過堿性陰離 子樹脂柱吸附，吸附飽和后用水沖去雜質，然后用鹽酸或硫酸溶液洗脫，得到 丁二酸溶液，減壓濃縮、結晶得到丁二酸產品；并且回收發酵液用陰離子樹脂 柱吸附后流出液中的MgCl₂和殘糖。所述方法可以實現操作過程中的物料回收 再利用，顯著減少提取過程的材料消耗，降低廢水的環保處理費用，提高產品 經濟效益，存在的主要問題是吸附劑的吸附量比較小，樹脂的洗脫需要大量的 水或者乙醇等，另外樹脂的再生也比較困難。