[发明专利]一种发酵法生产丁二酸的方法

说明书

本发明提供一种发酵法生产丁二酸的方法，包括如下步骤：发酵培养液的制备，将葡萄糖、玉米浆、水混合115℃灭菌，降温后加入碱式碳酸镁，通无菌空气下，接入菌种，发酵，得发酵培养液；将发酵培养液灭活过滤除菌后，脱色，酸化，得到浓缩液，抽滤得到丁二酸结晶粗品，滤液为硫酸镁及丁二酸一次母液；将丁二酸结晶粗品，溶入水中，加热至80℃后冷至4℃，得到纯净的丁二酸结晶和丁二酸二次母液，经回收处理后，即可完成丁二酸的生产工艺。本发明产品纯度高，安全可靠，可循环可反复回用，成本优势明显。

技术领域

本发明涉及发酵法生产丁二酸提取工艺，具体涉及一种发酵法生产丁二酸的提取工艺方法。

背景技术

丁二酸主要应用于工业用表面活性剂、清洗剂、生物基聚合材料、食品添加剂和医药生产等领域。以前主要以石油为原料化学合成为主，近年来以可持续循环的生物基原料发酵生产丁二酸发展迅速，属国家支持和引导行业。

发酵法生产丁二酸，是以葡萄糖为基础原料，接种丁二酸菌种，固定化二氧化碳发酵制取。发酵过程中为控制发酵液酸度，需要添加中和剂，通过提取和净化工艺，制取合格的产成品。发酵过程中选择添加不同的中和剂，会导致提取工艺的极大变化。目前多数使用的是可溶性盐的工艺，其工艺特点如下：

1、液/液萃取法——这在化学工业中是一种效果良好、使用广泛的方法，并且在过去20年对以发酵为基础的产品的生产技术的改进起了一些作用。

使用这种方法的缺点是在提取过程中需使用大量有机溶剂(如环己烷或甲苯)，但有机溶剂残留使产品在食品级和医药级产品的生产中使用将会对最终产品的质量有不良影响。

2、电渗析法——发酵过程中流加氢氧化钠做中和剂，产生的可溶的丁二酸钠，发酵液用微过滤器分离出细胞和不溶的颗粒，过滤后的丁二酸钠打入电渗析单元。通过直流电的作用，离子部分和非离子部分(糖)以及大分子物质(蛋白质和多糖)分离开。脱盐的电渗析膜，具有离交功能，膜上带有固定的电荷。带正电荷膜选择性地允许丁二酸离子通过，排除钠离子；带负电荷的膜选择性地允许钠离子通过而排除丁二酸离子。通过这种机制，丁二酸钠和其它离子的部分通过离交膜与浓缩的糖、蛋白质及氨基酸分开。在交替叠放的阳极室和阴极室中分别得到了丁二酸溶液和氢氧化钠。离子通过阳离子膜和氢氧根结合形成氢氧化钠，可重新用于发酵罐中的中和反应。最后，丁二酸溶液经过一个蒸发结晶器以产生丁二酸晶体。

该工艺膜设备投资较大，膜寿命较短，电耗巨大，运营成本很高。

3、国外较多采用的是氨循环生产工艺。生产和纯化方法的第一步是以氨做中和剂，发酵生产出丁二酸二铵(6％～10％)，通过过滤器除去死细胞和蛋白质等不溶杂质，然后通过多效蒸发器浓缩至25％至30％。在丁二酸结晶器中，加入硫酸氢铵或硫酸，将浓缩液的pH值调至1.5～1.8，形成硫酸铵和丁二酸，丁二酸的溶解度较低(室温下的饱和溶解度为7％左右)，所以结晶出来。得到的晶浆过滤、洗涤，得到丁二酸用甲醇溶解，分离丁二酸中残留的不溶性硫酸盐，丁二酸的甲醇溶液进行浓缩结晶，甲醇回收使用，硫酸铵用热裂解装置在500℃以上温度下裂解为氨和硫酸氢铵，氨用于发酵过程的pH控制，硫酸氢铵循环用于结晶器中的丁二酸盐酸解，理论上良好运行的提取过程丁二酸是唯一的产物。

由于丁二酸的溶解度较低，浓缩结晶是主要的提取工艺。通过简化提取步骤，降低提取过程中的能量和物耗是决定提取工艺可行性的关键，该种工艺中使用了高温裂解和易挥发有机溶剂，工业化设备投资和能耗较大，丁二酸综合生产成本远高于石化法。

发明内容

本发明所提供一种发酵法生产丁二酸的提取工艺方法，用以达到提高效率、降低成本的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种发酵法生产丁二酸的提取工艺方法，包括以下步骤：

一种发酵法生产丁二酸的方法，包括如下步骤：