[发明专利]一种用萃取剂从发酵液中提取丁二酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，涉及一种用萃取剂从发酵液中提取丁二酸的方法。

背景技术

丁二酸(琥珀酸)是一种重要的C4平台化合物，广泛的应用于食品、冶金、医药、化学工业以及分析试剂、配制电镀药水、PBC线路板药水、清洒添加剂等。可用于合成1，4-丁二醇、四氢呋喃，γ-丁内酯等有机化学品以及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)类生物可降解材料。

丁二酸的合成方法主要有化学合成法和微生物发酵法。化学合成法中生产丁二酸会造成大量的污染，而且化学合成法的原料是不可再生的石油化工产品，使其广泛应用受到了限制。微生物发酵生产丁二酸的原料为可再生资源，可固定温室气体CO2，从环保和资源的利用上来看，发酵法生产丁二酸是一种新兴、很有发展潜力的绿色工艺；并且能够节约大量的能源，减少不可再生资源的消耗。

利用微生物发酵制备丁二酸的提纯方法主要有钙盐法(美国专利US5143833，US5168055)，铵盐法(美国专利US5958744)，液液萃取法，常规电渗析法(美国专利US503415)，膜分离法(中国专利CN1887843)。

钙盐法提取丁二酸的方法，是向发酵液中加入氢氧化钙，产生丁二酸钙的沉淀，过滤后酸化，除去钙盐后得到丁二酸溶液，但此方法的收率低，提取过程中废弃物多，酸碱消耗大，能耗大。

铵盐法提取丁二酸的方法，是先用氢氧化钠调节发酵液的pH，加入硫酸氢铵进行结晶，然后通过甲醇纯化。但此方法路线长，溶剂用量大，结晶条件复杂，步骤繁，难度大，操作费用高，后处理的成本高。

常规电渗析法对发酵液经脱盐电渗析除去大部分盐得到纯度较高的丁二酸溶液。但是电渗析法路线长，能耗高，处理杂质离子有很大的局限性，对设备投资大，操作困难。

目前报导的采用萃取法提取丁二酸的方法，多用胺类物质作为萃取剂，虽萃取率较高，但通常需在碱性条件下进行反萃取，然后再进行酸化，操作复杂，生产成本高。

膜分离法是采用微滤膜过滤，然后用超滤膜过滤，再用活性炭脱色，浓缩，结晶来提取丁二酸的方法，但是这种方法不能将丁二酸盐转化为丁二酸，最后还要加酸酸化，会导致溶液中引入大量的盐，结果会导致提纯产品较为困难，收率较低。

上述提取方法中存在后处理提纯成本高，所用试剂材料较为昂贵，能耗大的问题，不利于发酵法生产丁二酸的规模化生产。因此开发一种新的丁二酸提取方法，对提高生物法生产丁二酸具有重要的经济意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺条件温和，成本低，选择性好，产品质量高的用萃取剂从发酵液中提取丁二酸的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种用萃取剂从发酵液中提取丁二酸的方法，包括如下步骤：

(1)将通过微生物发酵法生产的丁二酸钠发酵液通过孔径为0.1～0.5微米的微滤膜在0.05～0.35MPa，20～60℃的条件下进行错流过滤，浓缩倍数15～25倍，洗水量为所述发酵液体积的10％～50％，得到微滤清液；

(2)将浓硫酸加入到步骤(1)获得的微滤清液中并控制微滤清液的温度为10～50℃，得到pH值为1.0～2.5的酸化液；

(3)向酸化液中加入萃取剂，萃取，得到水层3a和含丁二酸的萃取液3b；

(4)向水层3a中加入萃取剂，萃取，得到水层4a和含丁二酸的萃取液4b；

(5)向水层4a中加入萃取剂，萃取，得到水层5a和含丁二酸的萃取液5b；

(6)将水层5a进行常压蒸馏，回收萃取剂；

(7)合并含丁二酸的萃取液3b、含丁二酸的萃取液4b和含丁二酸的萃取液5b，进行蒸馏，回收萃取剂，并得到含丁二酸的蒸馏剩余液；

(8)含丁二酸的蒸馏剩余液进行冷却结晶、离心，得到丁二酸粗制品，母液合并于酸化液；

(9)丁二酸粗制品用水进行重结晶，干燥得到丁二酸成品，重结晶母液浓缩后合并于含丁二酸的蒸馏剩余液。

丁二酸钠发酵液中丁二酸钠的浓度为60～95g/L。

酸化液的pH值优选为1.5。

步骤(3)中酸化液与萃取剂的体积比优选为1：(0.5～2.0)，萃取的步骤优选为：在10～50℃搅拌1～3小时，静置1～3小时，分层。

.步骤(3)中酸化液与萃取剂的体积比最好是1：1，萃取的步骤最好是：在40℃搅拌2小时，静置2小时，分层。

步骤(4)中水层3a与萃取剂的体积比优选为1：(0.5～2.0)，萃取的步骤优选为：在10～50℃搅拌1～3小时，静置1～3小时，分层。