[发明专利]一种从微生物发酵液中提取1,3-丙二醇的方法

说明书

本申请属于生物工程技术领域。本申请提供了一种从微生物发酵液中提取1,3‑丙二醇的方法。将含有1,3‑丙二醇为主产物和有机酸铵盐为副产物的发酵液进行超滤、减压浓缩，往浓缩液中加入适量甘油后进行减压蒸馏脱盐，收集到的馏分进行下一步减压蒸馏脱酸，有效分步去除发酵液中全部无机盐和大部分有机酸，减少了因无机和有机盐沉积而导致的传热效率下降。往1,3‑丙二醇粗品中加入碱溶液进行水解反应，将1,3‑丙二醇粗品中的丙二醇有机酸酯副产物充分分解为游离的1,3‑丙二醇和少量有机酸盐，再依次进行减压蒸馏脱水和精馏分离。本申请的方法不仅显著提高了1,3‑丙二醇的分离产率和纯度，也减少了微生物法生产1,3‑丙二醇纯化过程中的废水排放和设备投资成本。

技术领域

本申请属于生物工程技术领域，尤其涉及一种从微生物发酵液中提取1，3-丙二醇的方法。

背景技术

1，3-丙二醇(1，3-propanediol，1，3-PDO)是一种无色物质，味道微甜、具有粘性，易溶于水和乙醇。1，3-丙二醇常用作聚酯多元醇的原料、聚醚多元醇的起始剂和聚氨酯扩链剂；在有机化工行业中，其也是重要的单体和中间体(例如树脂、发动机冷却剂、干涸化砂浆和水性油墨)，尤其是作为聚合物单体，用于合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纤维。除此之外，近年来，随着护肤品面膜产业的兴起以及化妆品无防腐宣称的热潮，兼具保湿和助防腐功效的1,3-丙二醇在日化行业中的应用也日益加大。无论是PTT生物基纤维的合成，还是化妆品配方应用，均对工业生产的1,3-丙二醇纯度有较高的要求(99.5％)。

工业常采用微生物法生产1，3-丙二醇。微生物法生产的1，3-丙二醇发酵液中，通常伴随着大量的有机酸副产物。在纯化过程中，由于高温加热的作用，1，3-丙二醇与有机酸易发生酯化反应，生成不同种类的1，3-丙二醇-有机酸单酯和双酯。这不仅使1,3-丙二醇的纯化收率降低，同时因为1,3-丙二醇酯和1,3-丙二醇的沸点相差非常小(例如：1，3-丙二醇和1,3-丙二醇醋酸酯的沸点分别为214℃和209℃)，1，3-丙二醇酯一旦形成难以通过精馏的方式完全分离，导致1，3-丙二醇的纯度和收率降低。例如，将脱盐后的1，3-丙二醇粗品进行纯化时采用高回流比的精馏塔，此过程中虽然1，3-丙二醇的纯度可达到99.5％，但得率也只有68.8％，说明1，3-丙二醇酯与1，3-丙二醇难以分离。为了减少1，3-丙二醇酯生成，提高1，3-丙二醇的分离效率，目前，常见以下两种处理方法：

第一种是在1，3-丙二醇蒸馏纯化过程中，添加不同种类的碱(氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等)，使发酵液中的有机酸完全转变为相应的钠盐、钾盐或钙盐，从而抑制在高温蒸馏过程中1，3-丙二醇和有机酸的酯化反应。但该工艺所需添加的碱用量大，增加纯化成本。而且全部高沸点有机酸盐和无机盐一同沉积到蒸馏釜底部，既难以回收有机酸，增加固废排放量，同时盐类的大量沉积也阻碍蒸馏传热，使能耗增大。

第二种是采用离子交换树脂技术，在1，3-丙二醇蒸馏分离之前，将发酵液中大部分的无机盐和有机酸盐吸附除去，有效防止了1，3-丙二醇酯的生成，同时在后续蒸馏过程中无盐类析出，大大提高了1，3-丙二醇蒸馏分离的效率，但离子交换树脂的再生会产生大量高盐废水，污染环境，增加污水治理成本。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种从微生物发酵液中提取1，3-丙二醇的方法，可有效去除1，3-丙二醇粗产物中的1，3-丙二醇有机酸酯类化合物，提高纯化收率且减少纯化成本。同时，纯化过程无高盐废水生成，对环境友好。

本申请的具体技术方案如下：

一种从微生物发酵液中提取1，3-丙二醇的方法，包括如下步骤：

S1：将含有1，3-丙二醇的发酵液进行超滤、减压浓缩，往浓缩液中加入甘油进行减压蒸馏脱盐，回收甘油，收集馏分进行减压蒸馏脱酸，得到1，3-丙二醇粗品；

S2：往1，3-丙二醇粗品中加入碱溶液进行水解反应，再依次进行减压蒸馏脱水和精馏处理，得到1，3-丙二醇纯品。