專(zhuān)利名稱(chēng)：五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中1，3-丙二醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工原料產(chǎn)品加工領(lǐng)域，涉及五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中l(wèi)， 3-丙二醇的方法。
技術(shù)背景1， 3-丙二醇(1， 3-PD)是無(wú)色、無(wú)味、透明液體，是一 種重要的化工原料，主要用于增稠劑、洗滌劑、防腐劑、乳 化劑的合成，也用于食品、化妝品和制藥等行業(yè)，其最主要 的用途是作為聚合物單體合成性能優(yōu)異的高分子材料。目前1，3-丙二醇的制備方法有化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵 法兩種?；瘜W(xué)合成法有丙烯醛水合法、環(huán)氧乙烷法、甲醛和 乙醛縮合法、1， 3-二氯丙垸水解法......，但由于能耗大、成本高、副產(chǎn)物多、純度低以及工藝控制難等原因，限制了大 規(guī)模的生產(chǎn)。當(dāng)前生物法生產(chǎn)1,3-丙二醇備受全球關(guān)注。與傳統(tǒng)的化 學(xué)合成法相比，發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇具有原料來(lái)源可再生、 反應(yīng)條件溫和、選擇性好、副產(chǎn)物少、環(huán)境污染低等優(yōu)點(diǎn)，4從發(fā)酵液中有效提取1， 3-丙二醇是生物法生產(chǎn)的關(guān)鍵?；⒐鹊炔捎枚嘈д舭l(fā)濃縮l， 3-丙二醇稀溶液的方法制 備高純度產(chǎn)品，但是能耗太大；向波濤等利用液液萃取法分 離1，3-丙二醇沒(méi)有取得好的效果。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?007100229044的"四區(qū)模擬移動(dòng)床分離 1,3-丙二醇的方法"取得了較好的效果，但純度及產(chǎn)率較低。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中1,3-丙二醇的方法，采用五區(qū)模擬移動(dòng)床色譜分離1,3-丙二醇，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，在保證產(chǎn)品純度的條件下，達(dá)到 較高的回收率和生產(chǎn)強(qiáng)度，并有效地減少對(duì)環(huán)境的污染。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是采用五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純 化發(fā)酵液中1,3-丙二醇，步驟如下(1) 將l， 3-丙二醇酵母發(fā)酵液，通過(guò)絮凝、超濾和離心去 除菌體、蛋白質(zhì)和多糖雜質(zhì)；(2) 將超濾后的發(fā)酵液通過(guò)活性炭脫色；(3) 將脫色后的l， 3-丙二醇發(fā)酵液通過(guò)60°C真空減壓濃 縮至原體積的15%，降溫至l(TC結(jié)晶除鹽得發(fā)酵液粗提物， 1， 3-丙二醇濃度為5%—40%;(4) 采用裝填有UBK555型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的模擬移動(dòng)床 分離純化1， 3-丙二醇發(fā)酵液粗提物，得1， 3-丙二醇純化液。本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中1， 3-丙二醇的方法中，五區(qū)模擬移動(dòng)床的各區(qū)初始時(shí)刻命名為區(qū)o、區(qū)I 、區(qū)II、區(qū)III、區(qū)IV，每一切換時(shí)刻就周期性輪換一次，依次變換為區(qū)I 、區(qū)II、區(qū)III、區(qū)IV，區(qū)0;每個(gè)區(qū)由1-4根固定床離子交換柱串聯(lián)組成，每根色譜柱的尺寸為L(zhǎng)1500mm XD100mm，由前一根色譜柱的出口端與后一根色譜柱的進(jìn) 口端通過(guò)單向閥依次連接，最后一根色譜柱的出口端與第一 根色譜柱的進(jìn)口端連接；其中區(qū)0位于1號(hào)洗脫液入口與2 號(hào)提取液出口之間，在區(qū)O內(nèi)解吸發(fā)酵液中雜質(zhì)；區(qū)I位于 2號(hào)洗脫液入口與1號(hào)提取液出口之間，在區(qū)I內(nèi)純化發(fā)酵 液中l(wèi)， 3-丙二醇；區(qū)II位于1號(hào)提取液出口與進(jìn)樣口之間， 在區(qū)II內(nèi)反復(fù)吸附、解吸、濃縮發(fā)酵液中的雜質(zhì)；區(qū)III位于 進(jìn)樣口與提余液出口之間，在區(qū)III內(nèi)分離弱吸附雜質(zhì)；區(qū)IV 位于3號(hào)洗脫液入口與洗脫液循環(huán)出口之間， 一方面洗脫液 被凈化后與新鮮的洗脫液一起進(jìn)入?yún)^(qū)0循環(huán)利用，另一方面 將區(qū)IV與區(qū)0隔開(kāi)防止提余液中的組份進(jìn)入?yún)^(qū)0而污染。本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中1， 3-丙二 醇的方法中，采用0.1-0.5MNaOH水溶液作為洗脫液，洗脫 液流量200-800ml/min，壓力l-10Mpa;進(jìn)樣流量50-300ml/ min ，壓力l-10Mpa;提取液和提余液流速通過(guò)閥調(diào)節(jié)壓力 來(lái)控制，壓力l-10Mpa;閥切換時(shí)間為5-30min;整個(gè)模擬 移動(dòng)床的溫度為20-60。C，進(jìn)樣液、洗脫液溫度20-60。C;從 l號(hào)提取液出口收集l， 3-丙二醇純化液，從2號(hào)提取液出口和提余液出口得到雜質(zhì)。本發(fā)明的有益效果①五區(qū)模擬移動(dòng)床是由多根性質(zhì) 完全相同的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂柱串聯(lián)，即通過(guò)離子交換過(guò)程中 的強(qiáng)弱吸附組分的吸附、精制、解吸、樹(shù)脂再生之間不同功 能區(qū)的按順序切換，根據(jù)1， 3-丙二醇和雜質(zhì)在分離介質(zhì)上 平衡系數(shù)不同的原理進(jìn)行分離，采用組合閥的切換來(lái)改變進(jìn) 料口、提余液出口、流動(dòng)相入口、提取液出口的位置得到目 標(biāo)產(chǎn)物；②建立在連續(xù)分離的思想上，利用溶液中目標(biāo)產(chǎn)物 與共存雜質(zhì)之間在物理、化學(xué)以及生物學(xué)性質(zhì)的差異，使其 在分離操作中具有不同的傳質(zhì)速率和平衡狀態(tài)，通過(guò)模擬移 動(dòng)床實(shí)現(xiàn)1， 3-丙二醇分離純化，產(chǎn)品純度好、收率高、產(chǎn) 量大，產(chǎn)品純度可達(dá)99 %以上、收率達(dá)70 %以上。


圖1為本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離模式的示意框圖。圖中l(wèi).區(qū)O， 2.區(qū)I3.區(qū)I1， 4,區(qū)III， 5.區(qū)IV， 6. l號(hào) 洗脫液入口， 7.2號(hào)提取液出口， 8.2號(hào)洗脫液入口， 9. l號(hào) 提取液出口， IO.進(jìn)樣口， ll.提余液出口， 12.3號(hào)洗脫液入 口， 13.洗脫液循環(huán)出口。
具體實(shí)施方式
采用五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中1，3-丙二醇，步驟如下(1) 將l， 3-丙二醇酵母發(fā)酵液，通過(guò)絮凝、超濾和離心去 除菌體、蛋白質(zhì)和多糖雜質(zhì)；(2) 將超濾后的發(fā)酵液通過(guò)活性炭脫色；(3) 將脫色后的l， 3-丙二醇發(fā)酵液通過(guò)60°C真空減壓濃 縮至原體積的15%，降溫至10。C結(jié)晶除鹽得發(fā)酵液粗提物， 1， 3-丙二醇濃度為5%—40%;(4) 釆用裝填有UBK555型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的模擬移動(dòng)床 分離純化1， 3-丙二醇發(fā)酵液粗提物，得1， 3-丙二醇純化液。如圖1所示，本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液 中1， 3-丙二醇的方法中，五區(qū)模擬移動(dòng)床的各區(qū)初始時(shí)刻命名為區(qū)o、區(qū)i、區(qū)n、區(qū)m、區(qū)IV，每一切換時(shí)刻就周期性輪換一次，依次變換為區(qū)i、區(qū)n、區(qū)m、區(qū)iv，區(qū)o;每個(gè)區(qū)由1-4根固定床離子交換柱串聯(lián)組成，每根色譜柱的 尺寸為L(zhǎng)1500mmXD100mm，由前一根色譜柱的出口端與后 一根色譜柱的進(jìn)口端通過(guò)單向閥依次連接，最后一根色譜柱 的出口端與第一根色譜柱的進(jìn)口端連接；其中區(qū)O位于1號(hào) 洗脫液入口 6與2號(hào)提取液出口 7之間，在區(qū)0內(nèi)解吸發(fā)酵 液中雜質(zhì)；區(qū)I位于2號(hào)洗脫液入口 8與1號(hào)提取液出口 9 之間，在區(qū)I內(nèi)純化發(fā)酵液中1， 3-丙二醇；區(qū)II位于1號(hào) 提取液出口9與進(jìn)樣口 IO之間，在區(qū)II內(nèi)反復(fù)吸附、解吸、 濃縮發(fā)酵液中的雜質(zhì)；區(qū)III位于進(jìn)樣口 IO與提余液出口 11 之間，在區(qū)III內(nèi)分離弱吸附雜質(zhì)；區(qū)IV位于3號(hào)洗脫液入口12與洗脫液循環(huán)出口 13之間， 一方面洗脫液被凈化后與新 鮮的洗脫液一起進(jìn)入?yún)^(qū)0循環(huán)利用，另一方面將區(qū)IV與區(qū)0 隔開(kāi)防止提余液中的組份進(jìn)入?yún)^(qū)0而污染。本發(fā)明的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中1， 3-丙二 醇的方法中，采用0.1-0.5MNaOH水溶液作為洗脫液，洗脫 液流量200-800ml/min，壓力l-10Mpa;進(jìn)樣流量50-300ml/ min ，壓力l-10Mpa;提取液和提余液流速通過(guò)閥調(diào)節(jié)壓力 來(lái)控制，壓力l-10Mpa;閥切換時(shí)間為5-30min;整個(gè)模擬 移動(dòng)床的溫度為20-60。C，進(jìn)樣液、洗脫液溫度20-60。C;從 1號(hào)提取液出口 9收集1, 3-丙二醇純化液，從2號(hào)提取液出 口 7和提余液出口 11得到雜質(zhì)。下面結(jié)合具體的實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明，而非以任何方 式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)例l:將預(yù)先處理過(guò)濃度為5%的1， 3-丙二醇發(fā)酵液 粗提物，在江蘇漢邦科技有限公司的五區(qū)模擬移動(dòng)床上純化 制備1， 3-丙二醇，每區(qū)配置裝填有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的色譜 柱分別為2-4-2-4-2，五個(gè)區(qū)內(nèi)的流動(dòng)相流速分別為200、200、 250、 300、 350ml/min，閥切換時(shí)間為5min，整個(gè)模擬移動(dòng) 床的溫度為20°C ，進(jìn)料液、洗脫液溫度20°C ，洗脫液中 NaOH濃度為0.1M，進(jìn)樣流量為區(qū)III流量減區(qū)II流量， 即300-250 = 50mL/min,下同。最終得到的1,3-丙二醇的純度為99.4% ，回收率為70%。實(shí)例2:將預(yù)先處理過(guò)濃度為20%的1， 3-丙二醇發(fā)酵液 粗提物，在江蘇漢邦科技有限公司的五區(qū)模擬移動(dòng)床上純化 制備l， 3-丙二醇，每區(qū)配置裝填有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的色譜 柱分別為2-2-2-2-2，五個(gè)區(qū)內(nèi)的流動(dòng)相流速分別為300、250、 300、 400、 550ml/min，閥切換時(shí)間為10min，整個(gè)模擬移動(dòng) 床的溫度為35°C ，進(jìn)料液、洗脫液溫度35°C ，洗脫液中 NaOH濃度為0.2M，進(jìn)樣流量為100mL/min。最終得到的 1，3-丙二醇的純度為99 .3% ，回收率為78%。實(shí)例3:將預(yù)先處理過(guò)濃度為15%的1， 3-丙二醇發(fā)酵液 粗提物，在江蘇漢邦科技有限公司的五區(qū)模擬移動(dòng)床上純化 制備l， 3-丙二醇，每區(qū)配置裝填有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的色譜 柱分別為2-4-2-4-2，五個(gè)區(qū)內(nèi)的流動(dòng)相流速分別為400、 250、 300、 500、 550ml/min，閥切換時(shí)間為15min，整個(gè)模擬移動(dòng) 床的溫度為40°C ，進(jìn)料液、洗脫液溫度40°C ，洗脫液中 NaOH濃度為0.3M ，進(jìn)樣流量為200mL/min。最終得到的 1,3-丙二醇的純?yōu)?9 .5% ，回收率為79%。實(shí)例4:將預(yù)先處理過(guò)濃度為25%的1， 3-丙二醇發(fā)酵液 粗提物，在江蘇漢邦科技有限公司的五區(qū)模擬移動(dòng)床上純化 制備l， 3-丙二醇，每區(qū)配置裝填有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的色譜 柱分別為2-4-2-4-2，五個(gè)區(qū)內(nèi)的流動(dòng)相流速分別為600、450、 300、 550、 750ml/min，閥切換時(shí)間為25min，整個(gè)模擬移動(dòng)床的溫度為60°C ，進(jìn)料液、洗脫液溫度60°C ,洗脫液中 NaOH濃度為0.4M ，進(jìn)樣流量為250mL/min。最終得到的 1,3-丙二醇的純度為99 .4% ，回收率為81%。實(shí)樹(shù)5:將預(yù)先處理過(guò)濃度為40%的1， 3-丙二醇發(fā)酵液 粗提物，在江蘇漢邦科技有限公司的五區(qū)模擬移動(dòng)床上純化 制備l， 3-丙二醇，每區(qū)配置裝填有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的色譜 柱分別為4-4-4-4-4，五個(gè)區(qū)內(nèi)的流動(dòng)相流速分別為500、450、 450、 750、 800ml/min，閥切換時(shí)間為30min，整個(gè)模擬移動(dòng) 床的溫度為55°C ，進(jìn)料液、洗脫液溫度55°C ，洗脫液中 NaOH濃度為0.5M，進(jìn)樣流量為300mL/min。最終得到的 1,3-丙二醇的純?yōu)?9 .3% ，回收率為77%。
權(quán)利要求
1.五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中1，3-丙二醇的方法，其特征是步驟為(1)將1，3-丙二醇酵母發(fā)酵液，通過(guò)絮凝、超濾和離心去除菌體、蛋白質(zhì)和多糖雜質(zhì)；(2)將超濾后的發(fā)酵液通過(guò)活性炭脫色；(3)將脫色后的1，3-丙二醇發(fā)酵液通過(guò)60℃真空減壓濃縮至原體積的15％，降溫至10℃結(jié)晶除鹽得發(fā)酵液粗提物，1，3-丙二醇濃度為5％--40％；(4)采用裝填有UBK555型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化1，3-丙二醇發(fā)酵液粗提物，得1，3-丙二醇純化液。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā) 酵液中1， 3-丙二醇的方法，其特征在于:五區(qū)模擬移動(dòng)床 的各區(qū)初始時(shí)刻命名為區(qū)0 (1)、區(qū)I (2)、區(qū)II (3)、區(qū) III (4)、區(qū)W (5)，每一切換時(shí)刻就周期性輪換一次，依次 變換為區(qū)I、區(qū)II、區(qū)III、區(qū)IV，區(qū)0;每個(gè)區(qū)由1-4根固 定床離子交換柱串聯(lián)組成，由前一根色譜柱的出口端與后一 根色譜柱的進(jìn)口端通過(guò)單向閥依次連接，最后一根色譜柱的 出口端與第一根色譜柱的進(jìn)口端連接；其中區(qū)0位于1號(hào)洗脫液入口 (6)與2號(hào)提取液出口 (7)之間，在區(qū)0內(nèi)解吸 發(fā)酵液中雜質(zhì)；區(qū)I位于2號(hào)洗脫液入口 (8)與1號(hào)提取 液出口 (9)之間，在區(qū)I內(nèi)純化發(fā)酵液中1， 3-丙二醇；區(qū) II位于1號(hào)提取液出口 (9)與進(jìn)樣口 (10)之間，在區(qū)II 內(nèi)反復(fù)吸附、解吸、濃縮發(fā)酵液中的雜質(zhì)；區(qū)III位于進(jìn)樣口(10) 與提余液出口 (11)之間，在區(qū)III內(nèi)分離弱吸附雜質(zhì)； 區(qū)IV位于3號(hào)洗脫洗入口 (12)與洗脫液循環(huán)出口 (13)之 間， 一方面洗脫液被凈化后與新鮮的洗脫液一起進(jìn)入?yún)^(qū)0循 環(huán)利用，另一方面將區(qū)IV與區(qū)O隔開(kāi)防止提余液中的組份進(jìn) 入?yún)^(qū)0而污染。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā) 酵液中1，3-丙二醇的方法，其特征在于:采用0.1-0.5MNaOH 水溶液作為洗脫液，洗脫液流量200-800ml/min，壓力 l-10Mpa;進(jìn)樣流量50-300ml/min ，壓力l-10Mpa;提取液 和提余液流速通過(guò)閥調(diào)節(jié)壓力來(lái)控制，壓力l-10Mpa;閥切 換時(shí)間為5-30min;整個(gè)模擬移動(dòng)床的溫度為20-60。C，進(jìn)樣 液、洗脫液溫度20-6CTC;從l號(hào)提取液出口 (9)收集得到 1， 3-丙二醇純化液，從2號(hào)提取液出口 (7)和提余液出口(11) 得到雜質(zhì)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā) 酵液中1， 3-丙二醇的方法，其特征在于色譜柱的尺寸為 L1500腿XD100mm
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化發(fā)酵液中1，3-丙二醇的方法，本發(fā)明方法的具體步驟為(1)將1，3-丙二醇酵母發(fā)酵液，通過(guò)絮凝、超濾和離心去除菌體、蛋白質(zhì)和多糖雜質(zhì)；(2)將超濾后的發(fā)酵液通過(guò)活性炭脫色；(3)將脫色后的1，3-丙二醇發(fā)酵液通過(guò)60℃真空減壓濃縮至原體積的15％，降溫至10℃結(jié)晶除鹽得發(fā)酵液粗提物，1，3-丙二醇濃度為5％-40％；(4)采用裝填有UBK555型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的五區(qū)模擬移動(dòng)床分離純化1，3-丙二醇發(fā)酵液粗提物。本發(fā)明利用溶液中目標(biāo)產(chǎn)物與共存雜質(zhì)之間在物理、化學(xué)以及生物學(xué)性質(zhì)的差異，通過(guò)模擬移動(dòng)床實(shí)現(xiàn)1，3-丙二醇分離純化的目的，產(chǎn)品純度可達(dá)99％以上、收率達(dá)70％以上。
文檔編號(hào)C07C31/20GK101328109SQ200810023010
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月7日
發(fā)明者強(qiáng) 孟, 孟凡麗, 張大兵, 沈紅艷, 艷 王, 王亞輝 申請(qǐng)人:江蘇漢邦科技有限公司