[发明专利]使用强碱阴离子交换树脂层析分离丙酸

说明书

一种通过使液体进料混合物通过包含强碱阴离子交换树脂的床，从包含丙酸和碳水化合物的液体进料混合物中层析分离丙酸的方法。

技术领域

本发明涉及使用离子交换树脂从液体进料混合物中层析分离丙酸。

背景技术

丙酸目前用作食品和饲料添加剂以及用于谷物保存。丙酸也可以用作聚丙烯和丙酸乙烯酯生产的前体。传统上，丙酸已通过石油化工路线生产。最近，丙酸可以通过发酵工艺制造。参见例如：Zhu等人，Optimization and Scale-up of Propionic AcidProduction by Propionic Acid-tolerant Propioni bacterium adicipropionici withGlycerol as the Carbon Source，Bioresource Technology 101(2010)，8902-8906。

用于纯化丙酸的传统方法包括蒸馏和溶剂萃取(参见US9024066)。遗憾的是，蒸馏是高能耗的并且产生不希望的副产物以及在将有机酸加热到高温时发生的聚合反应。溶剂萃取使用低沸点溶剂从水溶液中除去丙酸，然后蒸发溶剂。该方法因溶剂萃取的相对非选择性而不利，例如许多其他化合物将分配到溶剂相中并污染产物。另外，性能最好的溶剂通常是长链醇，它与介质中的酸反应，生成酯。因此，在此过程中通常需要反应性蒸馏来进行酯的水解和回收酸。需要改进的分离技术。

发明内容

本发明包括一种通过使液体进料混合物通过包含强碱阴离子交换树脂的床，从包含丙酸和碳水化合物的液体进料混合物中层析分离丙酸的方法。在一个优选实施方案中，阴离子交换树脂是凝胶型I型强碱树脂。在另一个优选的实施方案中，液体进料混合物是包含一种或多种有机酸、醇、无机盐和糖类的发酵工艺液体。

附图说明

图1和2是实施例中所述选定化合物的浓度(g/L)对柱体积的图。

具体实施方式

本发明包括从包括丙酸和碳水化合物的液体混合物(例如水基的)中层析分离丙酸的方法。在本发明的优选实施方案中，液体进料混合物包含至少1g/L的丙酸。另外，液体进料混合物可以包括一种或多种碳水化合物——其包括衍生自但不限于甘蔗或甜菜糖或玉米糖浆或来自生物质水解的糖类(例如蔗糖、葡萄糖、果糖、木糖、甘露糖)，氨基酸，醇类(例如甘油)，氨基酸，蛋白质，无机盐(例如钾、钠、钙、镁、铁的盐，特别是硫酸钠)和各种有机酸，如乙酸、乳酸、衣康酸、琥珀酸、马来酸、柠檬酸、抗坏血酸、α-酮戊二酸、乙醇酸、葡萄糖酸、苹果酸、酒石酸和糖酸以及它们相应的盐。代表性液体进料混合物包括用于发酵过程的那些，例如甘蔗、甜菜糖、玉米糖、甘油和生物质衍生的糖发酵物。与传统的层析分离相同，液体进料混合物(移动相)通过离子交换树脂的床或层(固定相)。床的设置和操作没有特别的限制，例如可以使用移动床、模拟移动床和静止床。在一个优选的实施方案中，层析分离是连续的过程而不是分批的。

用作固定相的本主题强碱阴离子交换树脂优选以中值直径为10到2000微米、更优选100到1000微米的珠粒形式提供。珠粒可以具有高斯(Gaussian)粒度分布或者可以具有相对均匀的粒度分布，即“单分散”，即至少90体积％的珠粒的粒径为体积平均粒径的约0.8到约1.2倍并且更优选地0.85到1.15倍。单分散珠粒是优选的。