一种精制长链二元酸的方法 本发明涉及一种从正构烷烃发酵液中提取并精制长链二元酸的方法。
长链二元酸是利用微生物发酵正构烷烃，特别是长链正构烷烃而得到的代谢产物。其发酵液是一复杂的多相体系，含有未反应的正构烷烃、微生物细胞及碎片、未利用培养基和代谢产物以及其它分泌物等，因而从发酵液中分离并精制二元酸有很大难度。尤其是其中所含的大量蛋白、色素等杂质，严重地影响产品的纯度和外观质量。目前精制方法一般分为溶剂法和水相法两大类。其中溶剂法虽能解决这一问题，但由于溶剂法存在投资大、产品残留烷烃和溶剂以及生产安全性等问题，所以应用水相法解决此问题很有前途和意义。
日本矿业公司曾提出过水相法分离二元酸的方法，并申请了专利JP56-260193、JP56-260194，其操作过程是将终止发酵液经碱化静置、离心除菌、加硅藻土吸附未反应物和反应副产物、后过滤、滤液酸析结晶，再经过过滤和干燥操作，最后得到二元酸产品。上述方法存在的主要问题是碱化静置过程存在细胞自溶，使细胞内蛋白、色素等物溶入发酵液中，增加了发酵液杂质含量，而这些杂质仅通过硅藻土吸附难以除去，致使产品纯度较低，只有94％，且产品中有色物质难以除去。
本发明的目的在于提出一种精制长链二元酸的方法，提高产品纯度，降低产品色度，增加产品附加值，扩大产品应用领域。
针对上述缺点，本发明通过盐析处理，将二元酸钠盐和蛋白等从溶液中析出，滞留于母液中的未变性的可溶性含氮杂质和色素等得到分离，从而摒弃了传统的从原液中除去色素、蛋白等杂质得到目的产物的方法。通过碱化粗二元酸滤饼，可以任意制备所需高浓度二元酸碱金属盐溶液，使二元酸盐浓度及蛋白浓度均升高，这时加入盐析剂同时加热，可使大部分蛋白变性析出，而残余未变性蛋白及大部分色素在二元酸盐析过滤时滞留于滤液中，具有析出蛋白和脱色双重作用，而盐析母液可循环使用。二元酸盐滤饼可直接加水溶解过滤除去蛋白质等杂质；或加入1-3m％的吸附剂吸附残留色素及蛋白后一起过滤除去，然后将二元酸钠盐溶液酸析结晶，最后得到纯度大于99m％的产品。
本发明通过以下部骤完成： 1．将终止发酵液加热破乳后，分离回收烷烃。 2．将发酵液加入硫酸酸化，使二元酸完全结晶析出，过滤。 3．将二元酸湿滤饼碱化溶解制成溶液，pH8-12，按比例加入盐析剂、并加热至60-100℃使其全部溶解，然后逐渐冷却至室温。 4．二元酸盐析出后过滤，然后将所得二元酸盐重新溶解于水中升温40-60℃，再降温过滤。 5．将步骤4所得滤液加入硫酸，调pH值2～4进行酸析结晶，过滤、洗涤并干燥制得成品。
其中，可以在步骤1中除去菌体，或在步骤4中除去菌体。步骤4得到的盐析母液可通过调节母液pH3.0-4.0，过滤回收残留二元酸的同时使色素得到脱除。母液可以循环利用。步骤4中也可以加入1-3m％地活性白土，达到更好的脱色效果。
在本发明中，第2步通过酸析结晶过滤，可使大部分蛋白变性。本步也可通过蒸发使其浓缩至大于80g/L，最好为90-140g/L。本发明主要特征在于第三步，即将二元酸钠盐从原液中结晶分离，从而有效地与蛋白、色素等分离。这一步可以通过除菌体后的滤液直接盐析，但由于此时滤液的二元酸浓度一般小于100g/L，所以耗费大量盐析剂，同时蛋白及色素去除效果不好。通过蒸发使钠盐溶液浓缩至100g/L以上，虽可减少酸化过滤步骤，但由于浓缩的同时，色素和蛋白等同时浓缩，所以效果也不理想，但纯度已可达到96m％以上。当然也可不除菌体，采取发酵液直接酸化过滤、盐析结晶，但由于带菌体碱化、盐析时，色素加深，效果也不理想。所以最好采用将二元酸从除完菌体的发酵液中析出重新处理方法，即将二元酸滤饼加入盐析剂、碱及一定量的水，加热至60-100℃，pH8-10，维持3-4h然后冷却盐析结晶，盐析剂比例为1-2.5，盐析剂可采用NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等无机盐。但由于NaCl随温度变化溶解度变化不大、室温盐析结晶物中含量低及成本低、效果也较好，所以一般采用NaCl。盐析同时需加热，温度为60-110℃，最好为80-100℃，此温度下可趁热过滤除掉固形杂质，在第4步中二元酸盐析出过滤时只需吹干，以减少色素、烷烃和含氮杂质等在二元酸盐表面吸附。将二元酸盐重新溶解后，直接过滤除杂质或加入1-3m％活性白土进行脱色，与其它杂质一起过滤除去，从而得到纯度大于99m％白色精制长链二元酸产品。
本发明所说的碱是氢氧化钠或氢氧化钾。
本发明的方法适用于C10-C18二元酸的精制。
与现有技术相比，本发明通过盐析结晶等手段，使产品纯度大幅度提高，降低了产品色度，从而可进一步增加产品附加值，并可使本产品的应用范围扩大到作为合成高级香料、高级热溶胶、航天航空用高级润滑油以及高级工程塑料等领域。
实施例1
以正构十三烷烃作底物，用热带假丝酵母变异株发酵制取十三碳二元酸。其终止发酵液，菌浓15g/L，残余nC13浓度为7m％，二元酸浓度105g/L，pH7.6。取200ml发酵液加热100℃并维持2h，静置冷却过滤除菌体。所得滤液硫酸酸化至pH4.0，然后将二元酸过滤、风吹；此时二元酸滤饼含水60m％，向滤饼中加入NaCl 23.6g,NaOH 7.2g，水130ml，并在95℃下维持30min后，自然冷却至室温，使二元酸钠盐析出，过滤二元酸钠盐晶体，大量色素等杂质滞留于母液中，然后将二元酸钠盐滤饼加水完全溶解，再过滤除去固形物等杂质。加热滤液至90℃，缓慢加入6N硫酸，使pH降至4，再降温至室温，过滤、洗涤至中性，最后干燥得成品，结果见表1。
表1 DC13纯度DC13中残留nC13 色泽产品收率99.1m％ 未检出 白色 90.2m％附图一为实施例一中成品的红外谱图：图中：
峰1为溶剂(正己烷)
峰2为内标(癸二酸)
峰3为DCA12
峰4为DCA13
实施例2
处理十三烷与十四烷混合二元酸发酵液。菌浓15g/L，酸浓110g/L，pH7.8。取发酵液200ml，加热分油除菌，此时滤液中二元酸浓度为89g/L，然后蒸发浓缩至120g/L，加入260g NaCl，加热至95℃使溶解，然后缓慢冷却至室温，析出大量二元酸钠盐，然后过滤，将所得二元酸钠盐溶解，再过滤，最后滤液同例1加硫酸进行酸析结晶、过滤、干燥得成品，结果见表2。
表2产品纯度产品含nC13+nC14产品收率外观色泽97.2m％ 未检出 91.3m％ 白色
实施例3
处理十五碳二元酸发酵液，终止发酵液含nC15酸浓95g/L,pH为8.0,取上述发酵液200ml，加热80℃，静置后分油，然后直接酸化，同时加热60℃，冷却后过滤。将滤饼吹干后，重新加碱，使变成钠盐，并按1∶1.5的比例加入氯化钠，同时加热至98℃，加水使全溶，十五碳二元酸浓度为100g/L，自然冷却至室温，过滤，然后再加水溶解含菌体的二元酸钠盐滤饼，再加入3m％的活性白土，加热至50℃，半小时后过滤，所得滤液酸析结晶，过滤洗涤、干燥得十五碳二元酸精制产品，结果如表3。
表3 DC13纯度产品含nC13产品收率 色泽 96.1m％ 未检出 91.2m％ 白色