[发明专利]从发酵培养基回收并使用羧酸

权利要求书

1.一种用于从发酵培养基回收并使用羧酸的方法，该方法包括：a)获得一种发酵培养基，该发酵培养基含有至少一种游离羧酸或多种羧酸的一种混合物，或至少一种游离羧酸及其相关的碱金属或碱土金属盐的一种混合物；b)干燥所述含有游离羧酸的发酵培养基成为一种粉末；并且c)通过使处于所述粉末的所述羧酸与一种醇溶剂在CO₂气氛下在基本上不存在任何其他酸催化剂时在对应于所述醇或CO₂的至少一种的超临界、临界、或近临界条件的反应温度或压力之一或二者下反应合成一种酯。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述酯转化回至一种游离羧酸。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵培养基含有细胞团和不溶性化合物并且进一步包括在干燥之前或在酯合成之后过滤所述发酵培养基以去除所述细胞团和不溶性化合物。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括浓缩所述酯。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述发酵培养基是一种连续发酵方法的一部分，并且进一步包括将所述不溶性化合物再循环回到所述发酵培养基中。

6.根据权利要求3所述的方法，其中所述发酵培养基是一种分批发酵方法的一部分，并且进一步包括将所述不溶性化合物再循环到一个第二发酵反应器中。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述醇具有C₁-C₂₀的一个R-基团，该R-基团是至少一种饱和的、不饱和的、环状的、或芳香族的物种。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述醇是一种C₂-C₆-二醇。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述羧酸选自：甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、庚酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、以及C₁₅-C₁₈脂肪酸、富马酸、衣康酸、苹果酸、琥珀酸、马来酸、丙二酸、戊二酸、葡萄糖二酸、草酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、戊烯二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、以及均苯三酸。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述羧酸是一种多元羧酸。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述多元羧酸是一种二元羧酸或三元羧酸。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述合成酯主要是至少一种二酯。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应温度是在约150℃与约250℃之间，并且所述压力是在约400磅/平方英寸与3,000磅/平方英寸之间。

14.根据权利要求1所述的方法，其中使所述游离羧酸不经受与一种卤化物的活化而形成一种酰基卤化物。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵培养基是处于小于5的pH。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述发酵培养基是处于在约1.5与约4.5之间的范围内的pH。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述干燥是借助于以下项之一：喷雾干燥、转鼓式干燥、或冷冻干燥。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述游离羧酸的混合物含有至少一种二元酸、三元酸、或多元酸，并且所述与醇的反应产生所述二元酸、三元酸、或多元酸至该游离羧酸的相应的酯的最小50％的转化率。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括将所述酯纯化到至少约90％的纯度。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述纯化是通过以下项之一：结晶、色谱法、或蒸馏。

21.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使所述酯经受氢化以产生一种化合物，该化合物选自以下项之一：1,4-丁烷-二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)、或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。

22.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使所述酯经受氢化或氢解以产生一种生物燃料化合物。