[发明专利]一种1,3－丙二醇发酵液的除杂和脱盐方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种1，3-丙二醇发酵液，尤其是涉及一种采用将陶瓷膜过滤技术与电渗析技术相结合的1，3-丙二醇发酵液去杂和除盐的方法。

背景技术

1，3-丙二醇(PDO)是一种重要的化工原料，是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的重要单体。而PTT是继20世纪50年代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和20世纪70年代聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之后新实现工业规模的合成纤维的聚酯高分子材料，是一种极具发展前途的新型聚酯材料，具有广泛的应用前景。另外，PDO还可用于油墨、药物、抗冻剂等领域。

现行PDO的生产方法主要有丙烯醛法和环氧乙烷法，这两种方法存在副反应多、反应条件苛刻及环境污染等问题，而且产量较低。与化学合成法比较，发酵法生产的1，3-丙二醇因具有成本低廉、反应条件温和，且生产原料为可再生资源、环境污染小等优点，近年来已成为国内外研究者关注的热点。

当采用微生物发酵法生产PDO时，由于在发酵过程中会产生乳酸、乙酸和丙酸等副产物，导致pH的降低，因此抑制了发酵过程的进一步进行。解决发酵法生产过程中因有机酸产生而抑制发酵过程的方法一般是及时分离产出有机酸或将其转化为有机酸盐的形式加以转化回收。由于PDO发酵生产中在线去除有机酸存在较大难度，因此发酵过程中采取加入氢氧化钾中和发酵副产物生成盐的方法以促使发酵的进行。另外发酵培养基中含有无机盐类，使发酵结束时发酵液中含有大量的盐类。PDO发酵液在进行浓缩和蒸馏等后处理操作之前必须将大部分盐除去，以满足设备和工艺的需要。

发酵液脱盐可以采用离子交换法。但是，采用离子交换工艺处理发酵液，树脂再生需要消耗3～5倍量的酸碱及大量的水，而且大量的酸碱废液容易造成环境污染。

电渗析技术是分离电解质与非电解质的有效方法之一，其操作依据是离子在直流电场作用下的定向运动和离子交换膜对离子的选择透过性。与溶剂萃取、离子交换等其它有机酸盐回收方法相比，电渗透析技术具有耗能低、耗时短、产品损失少、无环境污染和成本较低廉等优点，目前已广泛用于有机酸的分离回收。

中国专利03104871.4公开了一种电渗析法用于1，3-丙二醇发酵液的脱盐工艺，它是将1，3-丙二醇发酵液经过滤袋过滤后直接用电渗析法除盐。但是，由于1，3-丙二醇发酵液是用甘油为原料发酵所产生，其中，料液含有的菌体和蛋白质等大分子杂质，直接进入电渗析会造成电渗析的膜污染和流道堵塞。因此，电渗析法用于1，3-丙二醇发酵液的脱盐在工业化生产中碰到了膜污染和流道堵塞的技术难题，采用电渗析法对1，3-丙二醇发酵液进行除盐时，必须对其进行预处理，去除菌体和蛋白质等大分子杂质。此外，离子交换膜是电渗析装置的“心脏”部位，它的选取对脱盐效果等有重要影响，离子交换膜主要性能指标包括膜电导和选择透过性等，对于包含中性溶质的体系还包括中性溶质通过膜的透过系数.这些性能参数显著影响溶液的膜分离的效果，对于有机溶液体系更是如此，因此，除了对操作条件进行研究外，选择合适的离子膜种类对于优化PDO发酵液电渗析过程也是非常重要的。

随着膜材料和过滤技术的不断发展与成熟，膜过滤技术被实践证明是去除发酵液中的菌体和蛋白质等大分子杂质的有效方法之一。由于陶瓷膜具有耐酸碱(pH＝0～14)、耐高温(耐121℃蒸气杀菌)、通量大和易清洗再生等优良特性，陶瓷膜分离技术已涉及到多个领域，目前已在生物制药行业、食品饮料行业、化工行业、环保行业等领域得到应用，并且还有不断发展的趋势。

发明内容

本发明的目的是针对目前工业中采用发酵法生产1，3-丙二醇发酵后的后续分离纯化工艺中存在的生产成本高，生产能力小，料液含盐量高，使后续浓缩蒸发、蒸馏、精馏等沸点较高，能耗较大等问题，提供一种1，3-丙二醇发酵液的除杂和脱盐方法。

本发明的技术方案是将陶瓷膜分离技术应用于1，3-丙二醇发酵液的过滤去除发酵液中的菌体和蛋白质等大分子杂质，经过陶瓷膜过滤预处理的1，3-丙二醇发酵液再经电渗析法脱盐，解决了工业生产中电渗析的膜污染和流道堵塞等技术难题。

本发明是通过如下步骤实现的：

1)微滤除杂：将带菌的1，3-丙二醇发酵液经滤袋预处理之后进入陶瓷膜设备进行微滤除杂，除去发酵液中的菌体和蛋白质等大分子物质，得到含有1，3-丙二醇的发酵过滤液；

2)电渗析除盐：将含有1，3-丙二醇的发酵过滤液送入电渗析器，除盐，当滤液电导降至2000μs时，除盐完成，终止电渗析操作，滤液进入后续工艺浓缩提纯。