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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510772386.2 (22)申请日 2015.11.12 C12P 7/46(2006.01) C12R 1/19(2006.01) (71)申请人 武汉三江航天固德生物科技有限公 司 地址 444299 湖北省宜昌市远安县 97 信箱 (72)发明人 赵文胜 谢剑宏 张金彬 梁庭德 徐仁义 (74)专利代理机构 宜昌市慧宜专利商标代理事 务所(特殊普通合伙) 42226 代理人 彭娅 (54) 发明名称 一种发酵法生产丁二酸的方法 (57) 摘要 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。
2、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。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 CN 10542029。
3、6 A 2016.03.23 CN 105420296 A 1/1 页 2 1.一种发酵法生产丁二酸的方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： (1) 发酵培养液的制备， 将葡萄糖、 玉米浆、 水混合后置于发酵罐中， 115灭菌 30min 后， 降温至 36-38， 加入碱式碳酸镁， 调混合液 pH 值至 6-8， 通无菌空气下， 保持正压 0.02-0.03MPa， 接入菌种， 搅拌均匀后， 静置， 在 36-38下发酵 50-60h， 检测葡萄糖含量小 于 0.2以下时， 发酵结束， 发酵液升温至 90灭活， 发酵液经布式过滤器过滤， 得发酵培 养液 ； (2) 丁二酸的分离， 将发酵培养。
4、液灭活过滤除菌后， 经脱色树脂柱脱色至标准黄色 7 号 色， 加入质量分数为 50硫酸调 pH 值至 1.5-1.8 后， 在 0.04-0.1MPa， 温度控制为 65-70 下使物料进行酸化， 得到浓缩液， 将该浓缩液在 8-10h 内冷却至室温， 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 ； (3) 丁二酸的纯化， 将丁二酸结晶粗品， 溶入去离子水中， 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 ； (4) 回收处理， 丁二酸一次母液和丁二酸二次母液混合， 加入等量乙醇混合， 降温至 4， 丁二酸结晶析出， 母液蒸馏出乙醇回用， 即可完成丁二酸的生产。
5、工艺。 2.权利要求 1 所述的发酵法生产丁二酸的方法， 其特征在于， 葡萄糖的质量分数为 5-10， 玉米浆的质量分数为 1.5-5， 其余为水 ； 碱式碳酸镁的加入量为发酵液总量的 5-10。 3.权利要求 2 所述的发酵法生产丁二酸的方法， 其特征在于， 葡萄糖的质量分数 为 7.5， 玉米浆的质量分数为 2.5， 其余为水 ； 碱式碳酸镁的加入量为发酵液总量的 6.7。 4.权利要求 1 所述的发酵法生产丁二酸的方法， 其特征在于， 所述的菌种为大肠埃希 氏菌。 权 利 要 求 书 CN 105420296 A 2 1/3 页 3 一种发酵法生产丁二酸的方法 技术领域 0001 本发明。
6、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 0002 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。 0003 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。
7、艺特点如下 ： 0004 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。 0005 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。 0006 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。
8、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。 0007 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。 0008 3、 国外较多采用的是氨循环生产工艺。生产和纯化方法的。
9、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1.51.8， 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。
10、上良好运行的提取过程丁二酸是唯一的产物。 0009 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 说 明 书 CN 105420296 A 3 2/3 页 4 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 0010 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。 0011 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 ： 0012 一种发。
11、酵法生产丁二酸的方法， 包括如下步骤 ： 0013 (1) 发酵培养液的制备， 将葡萄糖、 玉米浆、 水混合后置于发酵罐中， 115灭菌 30min 后， 降温至 36-38， 加入碱式碳酸镁， 调混合液 pH 值至 6-8， 通无菌空气下， 保持正 压 0.02-0.03MPa， 接入菌种， 搅拌均匀后， 静置， 在 36-38下发酵 50-60h， 每 4-5 小时对葡 萄糖含量检测一次， 同时镜检菌种生长及杂菌感染情况。 发现杂菌多量感染后， 立即升温灭 活， 并重新接种。检测葡萄糖含量小于 0.2以下时， 发酵结束， 发酵液升温至 90灭活， 发 酵液经布式过滤器过滤， 得发酵培养液。。
12、 0014 (2) 丁二酸的分离， 将发酵培养液灭活过滤除菌后， 经脱色树脂柱脱色至标准黄 色 7 号色， 加入质量分数为 50硫酸调 pH 值至 1.5-1.8 后， 在 0.04-0.1MPa， 温度控制为 65-70下使物料进行酸化， 得到浓缩液， 将该浓缩液在 8-10h 内冷却至室温， 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。 0015 (3) 丁二酸的纯化， 将丁二酸结晶粗品， 溶入去离子水中， 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。 0016 (4) 回收处理， 丁二酸一次母液和丁二酸二次母液混合， 加入等量乙醇混合， 降温 至 4， 。
13、丁二酸结晶析出， 母液蒸馏出乙醇回用， 即可完成丁二酸的生产工艺。 0017 碱式碳酸镁的回收循环利用蒸馏出乙醇的母液， 主要富含可溶性的硫酸镁。 在母液中加入碳酸钠反应， 调 pH 值至 7.58.0， 生成硫酸钠溶液， 同时析出不溶性的碱式 碳酸镁 ( 湿基 )， 过滤后的碱式碳酸镁回用于发酵液的配制。 0018 所述的葡萄糖的质量分数为 5-10， 玉米浆的质量分数为 1.5-5， 其余为水 ； 碱 式碳酸镁的加入量为发酵液总量的 5-10。 0019 所述的葡萄糖的质量分数为 7.5， 玉米浆的质量分数为 2.5， 其余为水 ； 碱式 碳酸镁的加入量为发酵液总量的 6.7。 0020 。
14、所述的菌种为大肠埃希氏菌。 0021 工艺相关反应式 ： 0022 葡萄糖与中和剂碱式碳酸镁发酵生成丁二酸镁 ： 0023 CH2OH(CHOH)4CHO+4MgCO3Mg(OH)25H2O (CH2)2(COO)2Mg 0024 发酵液用硫酸酸化， 生成丁二酸和硫酸镁 ： 0025 (CH2)2(COO)2Mg+H2SO4 COOH(CH 2)2COOH+MgSO4+CO2 0026 结晶 ； 残留母液中的硫酸镁与碳酸钠反应， 回收沉淀中的碱式碳酸镁中和剂 0027 MgSO4+Na2CO3 4MgCO 3Mg(OH)25H2O +Na2SO4 0028 发酵法生产丁二酸所采用的中和剂为碱式。
15、碳酸镁 (MgCO3Mg(OH)25H2O)， 在提 说 明 书 CN 105420296 A 4 3/3 页 5 取工艺中， 通过脱色净化， 硫酸、 氢氧化钠复分解反应置换， 在较温和的条件下得到丁二酸 产成品。回收的碱式碳酸镁 (MgCO3Mg(OH)25H2O)， 以及为提高产品收率而应用的乙醇辅 料， 安全可靠， 可循环可反复回用， 成本优势明显。其方法简单， 操作方便， 得到的丁二酸产 品符合相关标准规定的要求。 具体实施方式 0029 实施例 1 0030 一种发酵法生产丁二酸的方法， 具体步骤如下 ： 0031 1、 发酵在 50 升智能发酵罐中， 加入 3567ml 的自来水，。
16、 333 克一水葡萄糖粉 ( 含葡萄糖 300 克 )， 100 克玉米浆膏， 配制成发酵培养配比液。 0032 2、 在智能发酵罐的夹套中通入 0.2MPa 的蒸汽， 在搅拌状态下， 发酵培养配比液逐 渐升温至 115， 高温灭菌 30min 后， 夹套通水降温至 37。 0033 3、 在上述发酵培养配比液中， 加入干基灭活后的碱式碳酸镁 273 克做中和剂。通 入无菌氮气保持正压 0.03MPa， 管道接入二级制备菌种 2000ml 开始发酵， 所述的菌种为大 肠埃希氏菌。 0034 4、 在搅拌状态下， 在智能发酵罐的夹套中通入 36-38的恒温循环水， 使罐内发酵 液在 36-38环。
17、境中发酵 ； 每 5 小时取样对葡萄糖含量检测一次， 同时镜检菌种生长及杂菌 感染情况。发酵至 49 小时时， 检测葡萄糖含量 0.12， 发酵结束 ； 排出夹套恒温循环水， 夹 套通入 0.1MPa 的蒸汽， 12 分钟后， 发酵液升温至 90， 停止蒸汽通入， 保持 5 分钟灭活。发 酵液在放出时经布式过滤器过滤， 得澄清发酵液 4100ml。 0035 5、 丁二酸的分离将发酵液灭活过滤除菌后， 使用脱色树脂柱脱色， 脱色流速 10ml/min， 流加完后用 150ml 洗涤， 检测交换液标准黄色 5 号色 ； 交换液中加入 50硫酸调 pH 值 1.8 酸化 ； 酸化液在减压状态下 (。
18、 负压 0.09Mpa)， 控制物料温度在 66， 加热浓缩至 丁二酸含量 32， 得到的浓缩液在室温环境下， 冷却结晶 8 小时， 抽滤得到丁二酸结晶粗品 295 克。含有硫酸镁及丁二酸的母液另行处理。 0036 6、 丁二酸的纯化将 295 克丁二酸结晶粗品， 溶入 590ml 无离子水中 ( 重量比 1:2)， 加热至80后冷至4， 得到较纯净的丁二酸结晶287克(湿基)和二次母液593ml。 0037 7、 结晶母液的回收处理第一次结晶母液和第二次结晶母液混合。 加入1200ml 乙醇混合， 降温至4， 析出11克丁二酸结晶。 收集所有丁二酸结晶， 置于烘箱中， 95烘干 后为产成品。母液蒸馏出乙醇回用。 0038 碱式碳酸镁的回收循环利用蒸馏出乙醇的母液， 主要富含可溶性的硫酸镁。 在母液中加入碳酸钠反应， 调 pH 值至 7.1， 生成硫酸钠溶液， 同时析出不溶性的碱式碳酸镁 ( 湿基 )， 过滤后的碱式碳酸镁回用于发酵液的配制。生成的硫酸钠溶液经浓缩冷却， 结晶 出十水硫酸钠。 说 明 书 CN 105420296 A 5 。