專利名稱：一種精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從正構(gòu)烷烴發(fā)酵液中提取并精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法。
長(zhǎng)鏈二元酸是利用微生物發(fā)酵正構(gòu)烷烴，特別是長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴而得到的代謝產(chǎn)物。其發(fā)酵液是一復(fù)雜的多相體系，含有未反應(yīng)的正構(gòu)烷烴、微生物細(xì)胞及碎片、未利用培養(yǎng)基和代謝產(chǎn)物以及其它分泌物等，因而從發(fā)酵液中分離并精制二元酸有很大難度。尤其是其中所含的大量蛋白、色素等雜質(zhì)，嚴(yán)重地影響產(chǎn)品的純度和外觀質(zhì)量。目前精制方法一般分為溶劑法和水相法兩大類。其中溶劑法雖能解決這一問(wèn)題，但由于溶劑法存在投資大、產(chǎn)品殘留烷烴和溶劑以及生產(chǎn)安全性等問(wèn)題，所以應(yīng)用水相法解決此問(wèn)題很有前途和意義。
日本礦業(yè)公司曾提出過(guò)水相法分離二元酸的方法，并申請(qǐng)了專利JP56-260193、JP56-260194，其操作過(guò)程是將終止發(fā)酵液經(jīng)堿化靜置、離心除菌、加硅藻土吸附未反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物、后過(guò)濾、濾液酸析結(jié)晶，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾和干燥操作，最后得到二元酸產(chǎn)品。上述方法存在的主要問(wèn)題是堿化靜置過(guò)程存在細(xì)胞自溶，使細(xì)胞內(nèi)蛋白、色素等物溶入發(fā)酵液中，增加了發(fā)酵液雜質(zhì)含量，而這些雜質(zhì)僅通過(guò)硅藻土吸附難以除去，致使產(chǎn)品純度較低，只有94％，且產(chǎn)品中有色物質(zhì)難以除去。
本發(fā)明的目的在于提出一種精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法，提高產(chǎn)品純度，降低產(chǎn)品色度，增加產(chǎn)品附加值，擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。
針對(duì)上述缺點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)鹽析處理，將二元酸鈉鹽和蛋白等從溶液中析出，滯留于母液中的未變性的可溶性含氮雜質(zhì)和色素等得到分離，從而摒棄了傳統(tǒng)的從原液中除去色素、蛋白等雜質(zhì)得到目的產(chǎn)物的方法。通過(guò)堿化粗二元酸濾餅，可以任意制備所需高濃度二元酸堿金屬鹽溶液，使二元酸鹽濃度及蛋白濃度均升高，這時(shí)加入鹽析劑同時(shí)加熱，可使大部分蛋白變性析出，而殘余未變性蛋白及大部分色素在二元酸鹽析過(guò)濾時(shí)滯留于濾液中，具有析出蛋白和脫色雙重作用，而鹽析母液可循環(huán)使用。二元酸鹽濾餅可直接加水溶解過(guò)濾除去蛋白質(zhì)等雜質(zhì)；或加入1-3m％的吸附劑吸附殘留色素及蛋白后一起過(guò)濾除去，然后將二元酸鈉鹽溶液酸析結(jié)晶，最后得到純度大于99m％的產(chǎn)品。
本發(fā)明通過(guò)以下部驟完成1．將終止發(fā)酵液加熱破乳后，分離回收烷烴。2．將發(fā)酵液加入硫酸酸化，使二元酸完全結(jié)晶析出，過(guò)濾。3．將二元酸濕濾餅堿化溶解制成溶液，pH8-12，按比例加入鹽析劑、并加熱至60-100℃使其全部溶解，然后逐漸冷卻至室溫。4．二元酸鹽析出后過(guò)濾，然后將所得二元酸鹽重新溶解于水中升溫40-60℃，再降溫過(guò)濾。5．將步驟4所得濾液加入硫酸，調(diào)pH值2～4進(jìn)行酸析結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌并干燥制得成品。
其中，可以在步驟1中除去菌體，或在步驟4中除去菌體。步驟4得到的鹽析母液可通過(guò)調(diào)節(jié)母液pH3.0-4.0，過(guò)濾回收殘留二元酸的同時(shí)使色素得到脫除。母液可以循環(huán)利用。步驟4中也可以加入1-3m％的活性白土，達(dá)到更好的脫色效果。
在本發(fā)明中，第2步通過(guò)酸析結(jié)晶過(guò)濾，可使大部分蛋白變性。本步也可通過(guò)蒸發(fā)使其濃縮至大于80g/L，最好為90-140g/L。本發(fā)明主要特征在于第三步，即將二元酸鈉鹽從原液中結(jié)晶分離，從而有效地與蛋白、色素等分離。這一步可以通過(guò)除菌體后的濾液直接鹽析，但由于此時(shí)濾液的二元酸濃度一般小于100g/L，所以耗費(fèi)大量鹽析劑，同時(shí)蛋白及色素去除效果不好。通過(guò)蒸發(fā)使鈉鹽溶液濃縮至100g/L以上，雖可減少酸化過(guò)濾步驟，但由于濃縮的同時(shí)，色素和蛋白等同時(shí)濃縮，所以效果也不理想，但純度已可達(dá)到96m％以上。當(dāng)然也可不除菌體，采取發(fā)酵液直接酸化過(guò)濾、鹽析結(jié)晶，但由于帶菌體堿化、鹽析時(shí)，色素加深，效果也不理想。所以最好采用將二元酸從除完菌體的發(fā)酵液中析出重新處理方法，即將二元酸濾餅加入鹽析劑、堿及一定量的水，加熱至60-100℃，pH8-10，維持3-4h然后冷卻鹽析結(jié)晶，鹽析劑比例為1-2.5，鹽析劑可采用NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等無(wú)機(jī)鹽。但由于NaCl隨溫度變化溶解度變化不大、室溫鹽析結(jié)晶物中含量低及成本低、效果也較好，所以一般采用NaCl。鹽析同時(shí)需加熱，溫度為60-110℃，最好為80-100℃，此溫度下可趁熱過(guò)濾除掉固形雜質(zhì)，在第4步中二元酸鹽析出過(guò)濾時(shí)只需吹干，以減少色素、烷烴和含氮雜質(zhì)等在二元酸鹽表面吸附。將二元酸鹽重新溶解后，直接過(guò)濾除雜質(zhì)或加入1-3m％活性白土進(jìn)行脫色，與其它雜質(zhì)一起過(guò)濾除去，從而得到純度大于99m％白色精制長(zhǎng)鏈二元酸產(chǎn)品。
本發(fā)明所說(shuō)的堿是氫氧化鈉或氫氧化鉀。
本發(fā)明的方法適用于C10-C18二元酸的精制。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)鹽析結(jié)晶等手段，使產(chǎn)品純度大幅度提高，降低了產(chǎn)品色度，從而可進(jìn)一步增加產(chǎn)品附加值，并可使本產(chǎn)品的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到作為合成高級(jí)香料、高級(jí)熱溶膠、航天航空用高級(jí)潤(rùn)滑油以及高級(jí)工程塑料等領(lǐng)域。
實(shí)施例1以正構(gòu)十三烷烴作底物，用熱帶假絲酵母變異株發(fā)酵制取十三碳二元酸。其終止發(fā)酵液，菌濃15g/L，殘余nC13濃度為7m％，二元酸濃度105g/L，pH7.6。取200ml發(fā)酵液加熱100℃并維持2h，靜置冷卻過(guò)濾除菌體。所得濾液硫酸酸化至pH4.0，然后將二元酸過(guò)濾、風(fēng)吹；此時(shí)二元酸濾餅含水60m％，向?yàn)V餅中加入NaCl 23.6g,NaOH 7.2g，水130ml，并在95℃下維持30min后，自然冷卻至室溫，使二元酸鈉鹽析出，過(guò)濾二元酸鈉鹽晶體，大量色素等雜質(zhì)滯留于母液中，然后將二元酸鈉鹽濾餅加水完全溶解，再過(guò)濾除去固形物等雜質(zhì)。加熱濾液至90℃，緩慢加入6N硫酸，使pH降至4，再降溫至室溫，過(guò)濾、洗滌至中性，最后干燥得成品，結(jié)果見表1。
表1
附圖
一為實(shí)施例一中成品的紅外譜圖圖中峰1為溶劑(正己烷)峰2為內(nèi)標(biāo)(癸二酸)峰3為DCA12峰4為DCA13實(shí)施例2處理十三烷與十四烷混合二元酸發(fā)酵液。菌濃15g/L，酸濃110g/L，pH7.8。取發(fā)酵液200ml，加熱分油除菌，此時(shí)濾液中二元酸濃度為89g/L，然后蒸發(fā)濃縮至120g/L，加入260g NaCl，加熱至95℃使溶解，然后緩慢冷卻至室溫，析出大量二元酸鈉鹽，然后過(guò)濾，將所得二元酸鈉鹽溶解，再過(guò)濾，最后濾液同例1加硫酸進(jìn)行酸析結(jié)晶、過(guò)濾、干燥得成品，結(jié)果見表2。
表2
實(shí)施例3處理十五碳二元酸發(fā)酵液，終止發(fā)酵液含nC15酸濃95g/L,pH為8.0,取上述發(fā)酵液200ml，加熱80℃，靜置后分油，然后直接酸化，同時(shí)加熱60℃，冷卻后過(guò)濾。將濾餅吹干后，重新加堿，使變成鈉鹽，并按1∶1.5的比例加入氯化鈉，同時(shí)加熱至98℃，加水使全溶，十五碳二元酸濃度為100g/L，自然冷卻至室溫，過(guò)濾，然后再加水溶解含菌體的二元酸鈉鹽濾餅，再加入3m％的活性白土，加熱至50℃，半小時(shí)后過(guò)濾，所得濾液酸析結(jié)晶，過(guò)濾洗滌、干燥得十五碳二元酸精制產(chǎn)品，結(jié)果如表3。
表權(quán)利要求
1．一種精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法，將終止發(fā)酵液加堿分油、過(guò)濾除菌，然后酸化過(guò)濾制得粗酸，其特征在于粗酸加堿和水制成鹽溶液，然后加鹽析劑鹽析并過(guò)濾二元酸鹽，加水溶解二元酸鹽，再過(guò)濾除雜質(zhì)，最后濾液經(jīng)酸化、結(jié)晶、過(guò)濾和干燥步驟得二元酸產(chǎn)品。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于鹽析溫度為60-110℃加入鹽析劑，降溫使其二元酸鹽和蛋白質(zhì)析出。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于鹽析過(guò)濾得到的二元酸鹽加水重新溶解，并過(guò)濾除去固形雜質(zhì)。
4．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于鹽溶液二元酸濃度為60-180g/l。
5．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說(shuō)的鹽析劑選自NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等無(wú)機(jī)鹽，鹽析劑與二元酸的比例為1-2.5∶1之間。
6．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于鹽析過(guò)濾所得二元酸鹽加水溶解時(shí)，加入1-3m％脫色劑，以進(jìn)一步脫除殘余色素，脫色劑選自活性白土、活性炭等。
7．按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于長(zhǎng)鏈二元酸的碳原子數(shù)為10-18，可以是單體二元酸，也可以是任意混合二元酸。
全文摘要
一種精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法。本方法涉及一種從長(zhǎng)鏈二元酸發(fā)酵液中分離并精制長(zhǎng)鏈二元酸的方法。終止發(fā)酵液經(jīng)分離菌體,制得粗酸,再重新加堿制成二元酸鹽溶液、鹽析處理、酸析結(jié)晶等步驟,有效地降低產(chǎn)品中蛋白質(zhì)和色素等雜質(zhì)含量,從而可制得純度>99m%、外觀呈白色的二元酸產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C07C55/02GK1219530SQ9712184
公開日1999年6月16日 申請(qǐng)日期1997年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月8日
發(fā)明者劉樹臣, 彭永成, 張建剛, 吳巧順, 劉純, 鄭世哲 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司撫順石油化工研究院