[发明专利]从发酵液中溶析提取甘油的方法

说明书

本发明涉及一种化学工程的分离方法及其工业应用。

众所周知，在化学工业生产中经常碰到运用化学工程的分离的方法从水溶液中分离提取有用物质，例如，常用的萃取法、离子交换法、蒸馏法等。但是对于一类比较特殊的发酵物系，这些方法往往又难以凑效。如工业上就碰到了如何从“发酵法生产甘油”的发酵液(习惯上称为甘油发酵液或简称发酵液，下同)中提取甘油的难题；有关专著：如G·Martin所著的“The ManufactureofGlyceral”一书中(sec、III、P7)就明确地记载有“从发酵法生产甘油的发酵液中分离提取甘油是相当困难的”；P.kishore等在“Concentration ofglyceroe in fermentation broths by reverse osmosis”(J.Microb.Biotechnol，1987，2(1)22～27)一文中亦认为从甘油发酵液中提取甘油是发醇法生产甘油的“瓶颈问题”，并提出采用反渗透法介决的可能性；在有关发酵方面的资料中，亦普遍认为：“从甘油发酵液中提取甘油是发酵法生产甘油需要介决的关键技术，涉及该法的工业化前景”。事实亦是如此，目前工业上，从发酵液中提取甘油一直苦无良策，不得不沿用传统的蒸馏分离方法。但由于该发酵物系中含有不少的热敏性物质，在蒸馏过程中产生严重的结焦，造成甘油的收率很低，原材料大量浪费。因此产业部门迫切地希望化学工程领域的中科技工作者尽快地提供一种新的分离技术，以支持发酵法生产甘油工业的发展。

发明人通过对发酵法生产甘油工艺的全过程的综合分析后发现：以淀粉或糖蜜为原料发酵法生产甘油时，总是有部分葡萄糖未被发酵，而残留在发酵液中；糖化液中含有的低聚糖、多糖和蛋白质等杂质，以及在发酵过程中生成的氨基酸等副产物，均存在于发醇液中。因此，在甘油发酵液中除了含有产物甘油外，还必然含有一定量还原糖以及低聚糖、多糖、蛋白质、氨基酸等杂质。这类物质的存在，对从甘油发酵液中分离提取甘油带来了极大的困难。这是因为发酵液中残留的还原糖以及低聚糖、多糖、蛋白质、氨基酸等杂质，均是一类热敏性物质，在蒸馏过程中被炭化而产生严重的结焦，使甘油被吸附包裹在焦炭中，无法被蒸馏出来，严重时连一点甘油也提不出来。但是，随着人类物质文明的发展，人们期望得到洁净的生物工程的制品——来自发酵法生产的甘油。因此，解决从发酵液中提取甘油的技术已成了当务之急。

本发明的目的就是针对发酵法生产甘油所面临的难题，在大量实验的基础上，提出了一种溶析分离方法，它可以有效地从发酵液中提取甘油，使甘油收率达95％wt以上，从而满足了产业部门的需要。

本发明的构思是这样的：

籍助一类与甘油完全互溶而与杂质不互溶的单羟基醇类溶剂的溶析作用，先将甘油发酵液中残余的还原糖、低聚糖、多糖(统称为糖)、蛋白质、氨基酸(统称含氮物质)等杂质予以沉淀分离除去，得到一种较纯净的“甘油-水-单羟基醇”上清液，然后再用分馏法将甘油提取出来。

本发明亦是这样实施在的：

将甘油发酵液与溶剂单羟基醇按一定的比例搅拌混合，其中甘油与单羟基醇以及水形成均一的液相，而发酵液中残留的还原糖、低聚糖、多糖、蛋白质、氨基酸等杂质由于不溶于单羟基醇而被沉淀析出，通过澄清或离心分离予以除去。余下的上清液为一种含有甘油、单羟基醇的水溶液，然后将上清液送入分馏塔分别得到甘油液和回收溶剂单羟基醇。甘油液再经蒸馏精制得甘油产品，回收单羟基醇经再生处理后返回溶析分离器循环使用。

发酵液与溶剂之间的混合比为1∶1～6，宜取：1∶1.5～3.5。混合比小，糖及含氮物质的脱除率低，混合比大，糖及含氮物质的脱除率高，但溶剂的用量过大，溶剂的损失(耗量)亦可能增大。溶析分离过程可在0-40℃常压下进行，但为了减少溶剂的损失，宜在较低的温度下进行，如0～20℃之间进行。考虑到工业生产的方便，溶析分离过程可在常压、室温下进行。

在常压、室温下、在混合比1∶1～6的范围内，甘油发酵液中杂质(包括还原糖、低聚糖，多糖、蛋白质、氨基酸等)的脱除率在90％(wt)以上，可达到98％(wt)。仅有少量的糖及含氮物质(＜0.3％wt)残留在上清液中，但它已不足以影响分馏过程的进行。

本发明所说的从发酵液中溶析提取甘油的方法，其工艺过程如下图所示：