[发明专利]用于分离和回收3-羟基丙酸的工艺

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及用于分离和回收包含3-羟基丙酸的盐的水溶液中的3-羟基丙酸的工艺。

背景技术

由于，例如，3-羟基丙酸充当用于制造丙烯酸、丙烯酰胺、1，3-丁二醇和其他化合物的化学构件(building block)的潜力，对通过发酵产生3-羟基丙酸的商业兴趣日益增加。

已经提出了几种潜在的从可再生的碳源D-葡萄糖至3-羟基丙酸的代谢途径(WO 2002/042418，WO 2003/062173，WO 2007/042494)。数种用于从水溶液(例如发酵液)分离和回收3-羟基丙酸的方法包括，例如，用无机酸如硫酸的酸化，以允许以硫酸钙(石膏)作为副产物回收3-羟基丙酸(WO 2002/090312)，和使用有机溶剂提取3-羟基丙酸(WO 2002/090312，WO 2005/003074，WO2005/021470)。然而，对于每吨使用该石膏工艺产生的3-羟基丙酸钙，产生了一吨为硫酸钙的废物盐，其通常被掩埋。

在本领域存在对于改善的从水溶液例如发酵液分离和回收3-羟基丙酸的方法的需求。

本发明提供了用于分离和回收包含3-羟基丙酸的盐的水溶液中3-羟基丙酸的游离酸的工艺。

发明内容

本发明涉及用于分离和回收3-羟基丙酸的工艺，包括：

(a)对包含3-羟基丙酸的盐的水溶液进行浓缩电渗析(concentrating electrodialysis)以在水溶液中浓缩3-羟基丙酸的盐；和

(b)对所得的浓缩物进行双极膜(bipolar membrane)电渗析以将3-羟基丙酸的盐转化为3-羟基丙酸的游离酸。

本发明还涉及用于分离和回收3-羟基丙酸的盐的工艺，包括：对包含3-羟基丙酸的盐的水溶液进行浓缩电渗析以在水溶液中浓缩3-羟基丙酸的盐。

本发明还涉及用于分离和回收3-羟基丙酸的方法，包括：对包含3-羟基丙酸的盐的水溶液进行双极膜电渗析以将3-羟基丙酸的盐转化为3-羟基丙酸的游离酸。

附图说明

图1显示在浓缩电渗析过程中，稀释槽内的电导率。

图2显示在浓缩电渗析过程中，盐水槽内的电导率。

图3显示几种已知浓度的3-羟基丙酸钠溶液的电导(conductance)。

图4显示在通过使用配置EUR2B-7Bip堆栈的EUR2B中试电渗析单元，注入酸槽的3-羟基丙酸钠溶液，注入电极清洗槽的氢氧化钠溶液(4kg，0.1M)，和注入碱槽的氢氧化钠溶液(4kg，0.5M)的双极膜电渗析将3-羟基丙酸钠水溶液(25％w/w，4.4kg，60.7mS/cm，pH6.87)转化为3-羟基丙酸的游离酸的过程中，酸槽内pH的下降。

图5显示在通过使用配置EUR2B-7Bip堆栈的EUR2B中试电渗析单元，注入酸槽的3-羟基丙酸钠溶液，注入电极清洗槽的氢氧化钠溶液(4kg，0.1M)，和注入碱槽的氢氧化钠溶液(4kg，0.5M)的双极膜电渗析将3-羟基丙酸钠水溶液(25％w/w，4.4kg，60.7mS/cm，pH6.87)转化为3-羟基丙酸的游离酸的过程中，酸槽内电导率的下降。

图6显示在通过使用配置EUR2B-7Bip堆栈的EUR2B中试电渗析单元，注入酸槽的3-羟基丙酸钠溶液，注入电极清洗槽的氢氧化钠溶液(4kg，0.1M)，和注入碱槽的氢氧化钠溶液(4kg，0.5M)的双极膜电渗析将3-羟基丙酸钠水溶液(25％w/w，4.4kg，60.7mS/cm，pH6.87)转化为3-羟基丙酸的游离酸的过程中，碱槽内电导率的增加。

发明详述

本发明涉及用于分离和回收3-羟基丙酸的工艺，包括：(a)对包含3-羟基丙酸的盐的水溶液进行浓缩电渗析以在水溶液中浓缩3-羟基丙酸的盐；和(b)对所得的浓缩物进行双极膜电渗析以将3-羟基丙酸的盐转化为3-羟基丙酸的游离酸。

本发明的工艺是高收率的，允许从3-羟基丙酸的盐分离中性成分(例如葡萄糖)，无废流出液(waste effluent)(不像现行的石膏工艺)，并允许工艺中产生的氢氧化钠重新循环回发酵中以供pH控制。此外，该工艺避免了上文所述的过量硫酸钙副产物，并可去除在发酵过程中有时出现的大量颜色，使得本工艺为用于同时脱色处理的方便方法。

本发明还涉及用于分离和回收3-羟基丙酸的盐的工艺，包括：对包含3-羟基丙酸的盐的水溶液进行浓缩电渗析以在水溶液中浓缩3-羟基丙酸的盐。