技术领域
本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种采用异戊醇作为萃取剂的萃取工艺提纯生物发酵法生产的长链二元酸超滤水溶液中的长链二元酸。
背景技术
长链十二碳二元酸是一种有着重要和广泛工业用途的精细化工产品,主要用于合成高级工程塑料尼龙、尼龙以及服装用高档尼龙热熔胶、高级涂料等。十二碳二元酸在自然界中不单独存在,在化学工业中也难以合成生产。对十二碳二元酸的化学合成，美国、德国、俄国和日本等国家都曾进行过长期的研究,但到目前为止，化学合成路线是采用丁二烯为原料进行化学合成,但它既需耐高温高压催化剂,又需要防火防毒防爆设备,条件苛刻、步骤多、收率低、成本高。
上世纪60-70年代,各国相继开展了微生物氧化正构烷烃生产二元酸工艺路线的可行性研究，发酵法生产二元酸的工艺产业化的障碍，包括生物发酵技术的开发和二元酸的提取和纯化。上世纪70—80年代国内外在生物发酵技术上取得突破，如中国科学院微生物研究所通过承担的国家攻关项目，产酸水平已经由60-80g/L提高到130-160g/L，达到工业化生产的水平，并申请两项国家专利，由此发酵法生产二元酸开始进入小规模工业生产阶段。
二元酸的提取和纯化技术也影响最终工业化生产的二元酸成本，因此开发简洁、高效的二元酸的提取和纯化技术将促进发酵工艺技术的推广应用。目前，从发酵液中分离提取二元酸的方法归纳起来有如下方法：
一.水中沉淀结晶法，它是通过离心或板框压滤方法,除去发酵液中的菌体,滤液用浓HCl或浓H2SO4酸分结晶,把沉淀分出,并溶解在碱性热水中,加活性炭脱色,过滤除去活性碳和杂质,再用浓HCl或浓H2SO4酸化结晶,冷却,出现二元酸结晶；
二.醇中沉淀结晶法，将发酸液除过滤去菌体,滤液酸化,得二元酸结晶,过滤分出二元酸结晶,并溶解于热乙醇中。加活性炭脱色、抽滤,滤液放置冷却结晶,得白色二元酸结晶；
三.盐析法，把含有单一长链二元酸的发酵液,加入NaOH调pH至11～12,加热至90℃,除去菌体后,加入KCl或NaCl,室温下冷却,析出二元酸盐晶体,结晶再溶于80℃热水中,用HCl酸化,液离酸析出,得白色二元酸结晶。
四.溶剂中沉淀结晶法，首先发酵液用浓H2SO4酸化至pH2.0,压滤,滤饼(含二元酸和菌体)溶于甲基异丁基酮,加活性炭。脱色后,压滤除去菌体和活性炭,滤液放置冷却结晶。
目前在工业生产中主要用溶剂中沉淀结晶法和水中沉淀结晶法。前者的缺点是有机溶剂易燃、易挥发、有毒,后处理时必须有防火、防爆、防毒装置,有机溶剂比水贵,易挥发易损失,成本较高,优点是晶形好,晶体颗粒较大,易于分离；水中沉淀结晶法的缺点是二元酸在水中溶解度小,晶形、晶体颗粒不如前者好,优点是无毒性,不必防火、防爆、防毒,成本低。
由于发酵液中存在乳化剂，水中沉淀结晶法中直接用离心或板框压滤的方法很难除尽菌体，结晶后产品中的菌体和蛋白质含量较高，影响产品的纯度。虽然国内试验室内开发出几种提纯方法,但是工业应用后实际分离步骤达8步到10步，经济性较差。此外，现有的工艺中对于色素的分离大多采用活性炭多次吸附的方法，该方法在工业应用中有分离步骤多、劳动强度大、生产环境差、有机溶剂回收难度大等缺陷。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，在于提供一种方法简单、成本低、提纯效果好的生物发酵生产十二碳二元酸的提纯方法；采用本发明所述方法可以使发酵液中的十二碳二元酸与蛋白、色素等杂质得到有效的分离，提纯后产品的总酸值>99%，总氮含量<30mg/kg。
本发明的具体技术方案如下：
一种生物发酵生产十二碳二元酸的提纯方法，包括如下步骤：
（1）将十二碳二元酸的终止发酵液加热进行破乳，经陶瓷膜、超滤膜过滤去除固体颗粒和大分子蛋白、色素、得到超滤液；
（2）将步骤（1）得到的超滤液与异戊醇进行混合，得到混合液体，然后升温至40-90℃；
（3）保温，往混合液体底部的超滤液中加入浓硫酸调节超滤液pH值至2-6，然后搅拌混合后，静置；
（4）取上层萃取相冷却结晶、过滤，对过滤后得到的晶体进行清洗、烘干后得到十二碳二元酸晶体。
步骤（1）中将十二碳二元酸的终止发酵液加热进行破乳，一般是加热至80±1℃进行破乳。步骤（2）中超滤液与异戊醇混合时的体积比为1:0.2-3；优选的超滤液与异戊醇混合时的体积比为1:0.4-1；超滤液与异戊醇混合时采用上述体积比的好处是既能保证十二碳二元酸被异戊醇最大限度的提取，又能尽量的避免溶剂损失。
步骤（2）中升温至50-90℃，升温至上述温度范围的好处是保证十二碳二元酸被异戊醇最大限度的提取，同时防止十二碳二元酸与异戊醇发生酯化反应。
步骤（3）中调节pH值至3.5-5.5，将调节pH值调至上述范围的好处是保证十二碳二元酸被异戊醇最大限度的提取，同时防止十二碳二元酸与异戊醇发生酯化反应。
步骤（3）中搅拌混合的时间为0.1-3h，优选的搅拌混合时间为0.5-1.5h，以保证十二碳二元酸被异戊醇最大限度的提取；静置时间为1-120min，优选的静置时间为5-30min。技术效果
与现有的工艺相比，本发明不需要使用活性炭等吸附剂对发酵液或有机溶剂中的蛋白和色素进行吸附，不需要先获得干燥的二元酸粗品，具有工艺流程短、设备要求低、分离步骤少、工艺过程易于控制、成本低等特点。本发明通过酸化和萃取同时进行的方法使十二碳二元酸产品得到精制，产品提纯后的总酸值>99%，总氮含量<30mg/kg。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。
本发明所述的“十二碳二元酸的终止发酵液”只要是采用生物发酵生产十二碳二元酸的终止发酵液均可。
实施例1
将十二碳二元酸的终止发酵液加热至80±1℃进行破乳，经陶瓷膜、超滤膜过滤去除固体颗粒和大分子蛋白、色素、得到超滤液；取上述超滤液100ml（超滤液中十二碳二元酸钠盐的含量为10%），加入50ml异戊醇，搅拌混合液体，然后加热至40℃，保温，然后往混合液体底部的超滤液中加入浓度为98%的浓硫酸，控制滴加速率，直到超滤液的pH=5.5，搅拌混合1h后停止搅拌，静置10min；取上层异戊醇溶液，冷却至10℃进行结晶，30min后过滤，得到提纯产品湿饼，用去离子水洗去湿饼中萃取剂后，将湿饼放入真空干燥箱于85℃，200mbar下干燥，得到十二碳二元酸晶体。产品分析结果见表1。
实施例2
将十二碳二元酸的终止发酵液加热至80±1℃进行破乳，经陶瓷膜、超滤膜过滤去除固体颗粒和大分子蛋白、色素、得到超滤液；取上述超滤液100ml（超滤液中十二碳二元酸钠盐的含量为10%），加入100ml异戊醇，搅拌混合液体，然后加热至70℃，保温，然后往混合液体底部的超滤液中加入浓度为98%的浓硫酸，控制滴加速率，直到超滤液的pH=4，搅拌混合0.5h后停止搅拌，静置20min；取上层异戊醇溶液，冷却至10℃进行结晶，30min后过滤，得到提纯产品湿饼，用去离子水洗去湿饼中萃取剂后，将湿饼放入真空干燥箱于85℃，200mbar下干燥，得到十二碳二元酸晶体。产品分析结果见表1。
实施例3
将十二碳二元酸的终止发酵液加热至80±1℃进行破乳，经陶瓷膜、超滤膜过滤去除固体颗粒和大分子蛋白、色素、得到超滤液；取上述超滤液100ml（超滤液中十二碳二元酸钠盐的含量为10%），加入40ml异戊醇，搅拌混合液体，然后加热至90℃，保温，然后往混合液体底部的超滤液中加入浓度为98%的浓硫酸，控制滴加速率，直到超滤液的pH=4.5，搅拌混合1h后停止搅拌，静置10min；取上层异戊醇溶液，冷却至10℃进行结晶，30min后过滤，得到提纯产品湿饼，用去离子水洗去湿饼中萃取剂后，将湿饼放入真空干燥箱于85℃，200mbar下干燥，得到十二碳二元酸晶体。产品分析结果见表1。
实施例4
将十二碳二元酸的终止发酵液加热至80±1℃进行破乳，经陶瓷膜、超滤膜过滤去除固体颗粒和大分子蛋白、色素、得到超滤液；取上述超滤液100ml（超滤液中十二碳二元酸钠盐的含量为10%），加入200ml异戊醇，搅拌混合液体，然后加热至80℃，保温，然后往混合液体底部的超滤液中加入浓度为98%的浓硫酸，控制滴加速率，直到超滤液的pH=3，搅拌混合2h后停止搅拌，静置60min；取上层异戊醇溶液，冷却至10℃进行结晶，30min后过滤，得到提纯产品湿饼，用去离子水洗去湿饼中萃取剂后，将湿饼放入真空干燥箱于85℃，200mbar下干燥，得到十二碳二元酸晶体。产品分析结果见表1。
表1中所述的“单步收率”指不回收水相中及结晶后溶剂中的十二碳二元酸所得的收率。
通过表1中的试验数据可知，采用本发明进行长链二元酸的提纯，产品的总酸含量及氮含量均能达到质量指标。
以上虽然已结合实施例对本发明的具体实施方式进行了详细的说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。本领域技术人员可在不脱离本发明的技术思想和主旨的范围内对这些实施方式进行适当的变更，而这些变更后的实施方式显然也包括在本发明的保护范围之内。