专利名称：用于从含有琥珀酸二铵的发酵液制备琥珀酸的方法
技术领域：
本发明涉及用于从含有琥珀酸ニ铵(DAS )、琥珀酸ー铵(MAS )和/或琥珀酸(SA)的发酵液直接制备琥珀酸的方法。
背景技术：
糖发酵的某些碳质产物被视为石油衍生材料的替代物，以用作制造含碳化学物质的原料。一种这样的产物为SA。可以采用诸如糖的可发酵碳源作为起始物料来通过微生物制备琥珀酸。然而，商业上最可行的并且在文献中描述的产生琥珀酸的微生物对发酵液进行中和以维持适合最大生长、转化和生产率的PH值。通常，通过将氢氧化铵加入发酵液，由此将琥珀酸转化成DAS，来使发酵液的pH值维持为7或接近7。Kushiki (公布号为2005-139156的日本公布的专利申请)公开了ー种从DAS的水溶液获取MAS的方法，所述DAS的水溶液可以自加入有铵盐作为反离子的发酵液获得。具体地，通过以下步骤自DAS的水溶液结晶出MAS :将こ酸加入到DAS的水溶液以将该溶液的pH值调节至4. 6和6. 3之间，从而使不纯的MAS从该溶液结晶出。Masuda (日本未审查的专利公布P2007-254354，2007年10月4日)描述了分子式为h4noocch2ch2coonh4的“琥珀酸铵”的稀水溶液的部分脱氨。从公开的分子式可以看出，“琥珀酸铵”为琥珀酸ニ铵。Masuda通过加热琥珀酸铵的溶液来去除水和氨以产生固态的基于琥珀酸的组合物，该组合物除了含有琥珀酸铵以外，还含有琥珀酸ー铵、琥珀酸、琥珀一酰胺、琥拍酰亚胺、琥拍酰胺或琥拍酸酯中的至少ー种。因此,可以推测,像Kushiki、Masuda公开了导致产生不纯的MAS的方法。Kushiki和Masuda的方法生成的物质都需要经受多种提纯手段以制备高纯度的MAS。期望有ー种从含有DAS的发酵液直接制备基本上纯的SA的方法。
发明内容
本发明提供了ー种用于从含有琥珀酸ニ铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括在超大气压下，在从大于100°c到约300°C的温度下，蒸馏所述发酵液以形成顶部镏出物和液态底部残留物，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括琥珀酸和至少约20wt. % (重量百分比)的水；冷却和/或蒸发所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及从所述液态部分分尚所述固态部分。
本发明还提供了ー种用于从含有琥珀酸ニ铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括将氨分离溶剂和/或水共沸溶剂加入到所述发酵液；在足以形成顶部镏出物和液态底部残留物的温度和压カ下，蒸馏所述发酵液，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括琥珀酸和至少约20wt. %的水；冷却和/或蒸发所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及从所述液态部分分离所述固态部分。本发明还提供了ー种用于从含有琥珀酸一铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括在超大气压下，在从大于100°C到约300°C的温度下，蒸馏所述发酵液以形成顶部镏出物和液态底部残留物，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括 琥珀酸和至少约20wt. %的水；冷却和/或蒸发所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及从所述液态部分分离所述固态部分。本发明还提供了ー种用于从含有琥珀酸一铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括将氨分离溶剂和/或水共沸溶剂加入到所述发酵液；在足以形成顶部镏出物和液态底部残留物的温度和压カ下，蒸馏所述发酵液，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括琥珀酸和至少约20wt. %的水；冷却和/或蒸发所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及从所述液态部分分离所述固态部分。
图I为用于从含有DAS的发酵液制备SA的方法的框图。图2为示出SA在水中和在20wt. % (重量百分比)的MAS水溶液中的溶解度根据温度的曲线图。
具体实施例方式应该理解，与所附的权利要求书不同的是，下文说明书的至少一部分g在涉及针对附图中的说明而选择的方法的代表性示例并且不g在限定或限制本发明。通过參考图I可以理解本发明的方法，图I以框图形式示出本发明的方法的ー个代表性示例10。生长容器12通常为原位蒸汽灭菌发酵器，生长容器12可以用来培养微生物培养基(未不出)，该微生物培养基随后用于制备含有DAS、MAS和/或SA的发酵液。这样的生长容器在现有技术中是已知的并且不作进ー步讨论。该微生物培养基可包括能够从诸如碳水化合物糖类的可发酵碳源制备SA的微生物。微生物的代表性示例包括大肠杆菌(Escherichia coli或E. coli )、黑曲霉(Aspergillus niger)、谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)(也称为黄色短杆菌(Brevibacterium flavum))、幾肠球菌(Enterococcus faecalis)、小,荣球菌(Veillonella parvula)、玻拍酸放线杆菌(Actinobacillus succinogenes)、产玻拍酸曼氏杆菌(Mannheimia succiniciproducens)、产玻拍酸厌氧螺菌(Anaerobiospirillum succiniciproducens)、拟青霉(Paecilomyces Variotiノ、酉良酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)、栖瘤胃拟杆菌(Bacteroides ruminicola)、嗜淀粉拟杆菌(Bacteroides amylophilus)、真养产喊杆 ISf (Alcaligenes eutrophusノ、广51短杆菌(Brevibacterium ammoniagenes)、字L糖发酵短杆菌(Brevibacterium lactofermentum)、布伦氏假丝酵母(Candida brumptii )、链状假丝酵母(Candida catenulate)、假丝酵母(Candida mycoderma)、诞沫假丝酵母(Candida zeylanoides)、帕鲁迪格拿假丝酵母(Candida paludigena)、萨纳瑞西斯假丝酵母(Candida sonorensis)、产I元假丝酵母(Candida utilis)、诞沫假丝酵母(Candida zeylanoides)、汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii)、尖抱祿刀菌(Fusarium oxysporum)、绵毛状腐 质菌(Humicola lanuginosa)、朽1檬克勒克酵母(Kloeckera apiculata)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)、威克海姆-克鲁维酵iKluyveromyces wicKerhamii flj(Peniciilium simplicissimum)>
母(Pichia anomala)、贝氏毕赤酵母(Pichia besseyi )、媒介毕赤酵母(Pichia media)、李也蒙毕赤酵母(Pichia guilliermondii)、尹氏毕赤酵母(Pichia inositovora)、斯氏毕赤酵母(Pichia stipidis)、巴氏酵母(Saccharomyces bayanus)、粟酒裂通酵母(Schizosaccharomyces pombe)、念珠球拟酵母菌白色球拟酵母(Torulopsis Candida)、解脂耶氏酵母亚罗解脂酵母(Yarrowia lipolytica)、它们的混合物等。优选的微生物为以入藏号PTA-5132保存在ATCC的大肠杆菌菌株。更优选地，去除该大肠杆菌菌株的三种抗生素抗性基因(cat、amphl、tetA)。抗生素抗性基因cat (用于对氯霉素抗性的编码)和amphl (用于对卡那霉素抗性的编码)的去除可通过以下文献中描述的所谓的“入-红”方法进行，该方法的主题以引用方式并入本文Datsenko KA和WannerBL.，《美国国家科学协会公报》，2000年6月；97 (12)6640-5。可以使用由Bochner等人在以下文献中最初描述的方法来去除四环素耐药基因tetA，该方法的主题以引用方式并入本文J Bacteriol.，1980年8月；143 (2) :926_933。葡萄糖为用于该微生物的优选的可发酵碳源。可以将可发酵碳源(例如，碳水化合物和糖类)、可选地氮源和复合营养素(例如，玉米浆)、附加的培养基组分(诸如维生素、盐和可以增进细胞生长和/或产物形成的其他物质)和水加入到生长容器12中以培养和維持微生物培养基。通常，在好氧条件下培养微生物培养基，通过鼓吹富氧气体(例如，空气等)提供好氧条件。通常，提供酸(例如，硫酸等)和氢氧化铵以在微生物培养基培养期间进行PH值控制。在一个示例(未示出)中，通过将富氧气体变为缺氧气体(例如，CO2等)，则生长容器中的好氧条件(通过鼓吹富氧气体提供)转换为厌氧条件。厌氧环境引起可发酵的碳源在生长容器12中原位生物转化为琥珀酸。提供氢氧化铵以在可发酵的碳源生物转化为SA期间进行PH值控制。由于存在氢氧化铵，所制备的SA至少部分地(如果不是全部的话)被中和为DAS，使得制备成包括DAS的发酵液。CO2提供了用于制备SA的另外的碳源。在另ー示例中，生长容器12的内容物可以借助流14被转移到独立的生物转化容器16，以使碳水化合物源生物转化为SA。将缺氧气体(例如，CO2等)鼓吹在生物转化容器16中以提供引发制备SA的厌氧条件。提供氢氧化铵以在碳水化合物源生物转化为SA期间进行PH值控制。由于存在氢氧化铵，所制备的SA至少部分地被中和为DAS，使得制备成包括DAS的发酵液。CO2提供了用于制备SA的另外的碳源。
在另ー示例中，生物转化可以在相对低的pH值(例如，3到6)下进行。可以提供碱(氢氧化铵或氨水)以在碳水化合物源生物转化为SA期间进行pH值控制。根据所需的pH值，由于存在氢氧化铵或不存在氢氧化铵，制备SA，或者所制备的SA至少部分地被中和为MAS、DAS或包括S A、MAS和/或DAS的混合物。因此，可选地，在附加的步骤中，通过提供氨水或氢氧化铵，生物转化期间所制备的SA可以随后被中和，产生包括DAS的发酵液。因此，“含有DAS的发酵液”通常是指发酵液包括通过生物转化或其他方法添加的和/或产生的DAS和可能地任一数量的其他组分(诸如MAS和/或SA)。类似地，“含有MAS的发酵液”通常是指发酵液包括通过生物转化或其他方法添加的和/或产生的MAS和可能地任一数量的其他组分(诸如DAS和/或SA)。从可发酵的碳源的生物转化(在容器12或容器16中，取决于生物转化发生的位置)产生的发酵液通常含有不溶的固体，诸如细胞生物质和其他悬浮物质，在蒸馏之前，将所述不溶的固体借助流18转移到澄清装置20。去除不溶的固体使发酵液澄清。这减轻或防止堵塞随后的蒸馏设备。可以通过多种固液分离技术中的単独的任一种技术或技术组合来去除不溶的固体，所述固液分离技术包括但不限于离心分离和过滤(包括但不限于超过滤、微过滤或深度过滤)。可以使用本领域中已知的技术选择过滤。可以通过任一数量的已知方法去除可溶的有机化合物，这些已知方法包括但不限于离子交換和物理吸附等。离心分离的示例为连续的碟式离心机。在离心分离之后，添加一精过滤(polishing filtration)步骤可以是有用的，该精过滤诸如为可包括使用诸如娃藻土等的过滤辅助工具的死端过滤或错流过滤，或者更优选地超过滤或微过滤。超过滤膜或微过滤膜例如可以为陶瓷或高分子材料。高分子膜的ー个例子是科氏滤膜系统公司(KochMembrane Systems) (850大街S威明顿市,马萨诸塞州,美国)制造的SelRO MPS-U20P (pH值稳定的超过滤膜)。其是在市场上可购买到的聚醚砜膜，截留分子量为25，000道尔顿，通常在0. 35MPa到I. 38MPa的压カ(最大压カ为I. 55MPa)并且在高达50° C的温度下工作。作为组合使用离心分离和精过滤的替选方法，可单独采用利用超过滤膜或微过滤膜的错流过滤。将产生的基本上没有微生物培养基和其他固体的含有DAS的澄清的发酵液或含有MAS的澄清的发酵液通过流22转移到蒸馏装置24。澄清的发酵液应该含有一定量的DAS和/或MAS,该量占发酵液中的所有ニ羧酸铵盐的至少大部分、优选地至少约70wt. %、更优选地80wt. %以及最优选的至少约90wt. %。通过高压液相色谱法(HPLC)或其他已知的方法，可以容易地确定DAS和/或MAS占发酵液中的全部ニ羧酸盐的重量百分比含量(wt. %)。水和氨作为顶部镏出物自蒸馏装置24去除，并且至少一部分水和氨可选地借助流26再循环至生物转化容器16 (或在厌氧模式下工作的生长容器12)。只要蒸馏以确保蒸馏的顶部镏出物含有水和氨并且蒸馏的底部残留物优选地至少包括ー些MAS和至少约20wt. %的水的方式进行，则蒸馏温度和压カ并不是挑剔的。水的更优选的量为至少约30wt. %以及进一歩更优选的量为至少约40wt. %。自蒸馏步骤去除氨的速率随着温度升高而增大，并且通过在蒸馏期间注入蒸汽(未示出)也可增大该速率。通过在真空下、在压カ下进行蒸馏或者通过用诸如空气、氮气等的非反应性气体鼓吹所述蒸馏装置，也可増大蒸馏期间去除氨的速率。
在蒸馏步骤期间对水的去除可通过使用有机共沸剂而加强，所述有机共沸剂诸如甲苯、ニ甲苯、甲基环己烷、甲基异丁基酮、环己烷、庚烷等，条件是底部残留物含有至少约20wt. %的水。如果在能够形成共沸剂的有机试剂的存在下进行蒸馏(该共沸剂由水和该试剂组成)，则蒸馏产生包括水相和有机相的双相底部残留物，在这种情况下，水相可以与有机相分离，并且水相被用作蒸馏的底部残留物。只要底部残留物中的水含量被維持在至少约30wt. %的含量，则基本上避免诸如琥珀酰胺和琥珀酰亚胺的副产物。用于蒸馏步骤的优选温度的范围是约50°C到约300°C，该温度取决于压力。更优选的温度范围是约150°C到约240°C，该温度取决于压力。约170°C到约230°C的蒸馏温度是优选的。“蒸馏温度”是指底部残留物的温度(对于分批蒸馏，该温度可以为当取出最后期望的量的顶部镏出物时的温度)。加入可与水混溶的有机溶剂或者氨分离溶剂有助于在如上文所述的多个蒸馏温度和压カ下去除氨。这样的溶剂包括能够形成惰性的氢键的疏质子溶剂、双极性溶剂、含氧 溶剤。示例包括但不限于ニ甘醇ニ甲醚、三甘醇ニ甲醚、四こニ醇ニ甲醚、亚砜(诸如ニ甲亚砜(DMS0)、酰胺(诸如ニ甲基甲酰胺(DMF)和ニ甲基こ酰胺)、砜类(诸如ニ甲基砜)、Y _丁内酷(GBL)、环丁砜、聚こニ醇(PEG)、丁氧基三こニ醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚类(诸如ニ氧己环)和甲基こ基酮(MEK)等。这样的溶剂有助于自澄清的发酵液中的DAS或MAS去除氨。无论哪种蒸馏技木，优选地，蒸馏以确保至少ー些MAS和至少约20wt. %的水且甚至更优选地至少约30wt.%的水留在底部残留物中的方式进行。可以在大气压、亚大气压或超大气压下进行蒸馏。在其他条件下，诸如当在不存在共沸剂或氨分离溶剂下进行蒸馏时，在超大气压下且在大于100°C至约300°C的温度下进行蒸馏以形成包括水和氨的顶部镏出物和包括琥珀酸和至少约20wt. %的水的液态底部残留物。超大气压通常落在大于环境大气压到约25个大气压中的范围内。有利地,水的量为至少约30wt. %。该蒸馏可以为单级闪蒸、多级蒸馏(S卩，多级塔式蒸馏)、多塔蒸馏等。单级闪蒸可以在闪蒸器(例如，刮膜蒸发器、薄膜蒸发器、热虹吸管闪蒸器和強制循环闪蒸器等)中进行。多级蒸馏塔可以通过使用塔板和填料等来实现。所述填料可以为松散填料(例如，拉西环、鲍尔环和贝尔鞍形填料等)或规整填料(例如,Koch-Sulzer填料、英特洛克斯(Intalox)填料和麦勒派克(Mellapak)等)。所述塔板可以为任ー设计(例如，筛孔塔板、浮阀塔板、泡罩塔板等)。可以在任一数量的理论级下进行所述蒸馏。如果所述蒸馏装置为塔，则构造不是特别的挑剔，并且可以使用熟知的规则来设计该塔。可以在气提模式、精馏模式或分馏模式下操作该塔。可以以分批模式、半连续模式或连续模式进行蒸馏。在连续模式中，将发酵液连续送入所述蒸馏装置，且顶部镏出物和底部残留物随着它们的形成而从所述装置连续地去除。来自蒸馏的馏出物为氨/水溶液，并且蒸馏的底部残留物为MAS和SA的液态水溶液，所述蒸馏的底部残留物也可以含有其他发酵副产物盐类(即，こ酸铵、甲酸铵、乳酸铵等)和有色体。所述蒸馏的底部残留物可通过流28转移到冷却装置30并且通过常规的方法冷却。冷却技术是不挑剔的。可以使用热交換器(利用热回收)。可以使用闪蒸冷却器将所述底部残留物冷却至约15°C。冷却到0°C通常利用冷藏冷却剤，诸如，こニ醇溶液，或者，较不优选地盐水。在冷却之前可以包括浓缩步骤以帮助増大产物产量。此外，采用诸如真空蒸发的已知方法且采用使用一体式冷却套管和/或外部热交換器的除热法，可以将浓缩和冷却组合。我们发现，液态底部残留物中的ー些MAS的存在有助于通过降低含MAS的液态水性底部残留物中的SA的溶解度来以冷却方式引起将底部残留物分离成为与固态部分接触的液态部分，所述固态部分至少“基本由” SA组成(意思是所述固态部分为至少基本上纯的结晶SA)。图2示出在5° C到 45° C的多个温度下，20wt.%的MAS水溶液中SA的减小的溶解度。因此，我们发现，如果ー些MAS也存在于水溶液中，则SA可以更完全地从该溶液结晶而出。在这样的溶液中，MAS的优选浓度为约20wt. %。该现象可以使SA在比不存在MAS的情况下所需的温度高的温度下结晶(即，蒸馏的底部残留物的固态部分的形成)。在冷却之后，将所述蒸馏的底部残留物通过流32送到分离器34以自液态部分分离固态部分。可以借助压滤(例如，使用Nutsche型的或者Rosenmond型的压滤机)、离心分离等实现分离。得到的固态产物可以作为产物36回收，并且，如果需要，通过标准方法干燥。在分离之后，期望处理固态部分以确保没有液态部分残留在固态部分的表面上。使残留在该固态部分的表面上的液态部分的量最小化的ー种方式是，用水洗涤所分离的固态部分并且将得到的经洗涤的固态部分干燥(未示出)。用以洗涤所述固态部分的方便的方式是使用所谓的“篮式离心机”(未示出)。可以向The Western States Machine Company(哈密尔顿，俄亥俄州，美国))购买适当的篮式离心机。分离器34的液态部分(即，母液)可含有剰余的溶解的SA、任何未转化的MAS、任何发酵副产物(诸如こ酸铵、乳酸铵或甲酸铵)和其他少量杂质。该液态部分可借助流38被送到下游装置40。在一个例子中，例如，通过用适量的氢氧化钾处理混合物，以将铵盐转化成钾盐，装置40可以为用于形成除冰剂的装置。在该反应中产生的氨可以被回收，以在生物转化容器16 (或者在厌氧模式下工作的生长容器12)中再利用。得到的钾盐混合物作为除冰剂和抗冻剂是有价值的。来自固体分离步骤34的母液可以借助流42再循环(或部分再循环)至蒸馏装置24以进ー步增强SA的回收以及进ー步将MAS转化为SA。以冷却方式引起的结晶的固态部分为基本上纯的SA并且因此对于SA已知功用是有用的。HPLC可以用来检测含氮杂质(诸如琥珀酰胺和琥珀酰亚胺)的存在。可以通过元素碳和氮分析測定SA的纯度。氨电极可以用来測定SA纯度的粗近似值。根据环境和各种运营投入，存在发酵液可以为含有MAS的澄清的发酵液或者含有SA的澄清的发酵液的情況。在这些情况下，可以有利地是，将MAS、DAS和/或SA以及可选的氨水和/或氢氧化铵加入到这些发酵液中以便于制备基本纯的SA。例如，可以定发酵液的工作PH值使得该发酵液为含有MAS的发酵液或者含有SA的发酵液。可以选择性地将MAS、DAS、SA、氨水和/或氢氧化铵加入到这些发酵液以获得优选地小于约6的pH值以便于制备上述基本上纯的SA。在ー个具体的形式中，特别有利地是使来自从蒸馏步骤24产生的液态底部残留物和/或来自分离器34的液态部分的SA、MAS和水再循环进入所述发酵液和/或澄清的发酵液。关于含有MAS的发酵液，这样的发酵液通常是指，该发酵液包括通过生物转化或其他方法添加的和/或产生的MAS和可能的任一数量的其他成分(诸如DAS和/ 或 SA)。实施例通过以下非限制的代表性实施例来说明所述方法。在首先的两个实施例中，合成的DAS水溶液替代实际的含有DAS的澄清的发酵液使用。其他实施例采用实际的含有DAS的澄清的发酵液。对于首先的两个实施例，因本发明的方法中的实际发酵液中的典型发酵副产物的溶解度，认为合成的DAS溶液的使用是用于该实际发酵液的特性的良好模型。发酵期间所产生的主要副产物为こ酸铵、乳酸铵和甲酸铵。こ酸铵、乳酸铵和甲酸铵在水中的溶解度明 显比SA大，并且这三种物质均通常以比DAS浓度的10%小的浓度存在于发酵液中。此外，即使当在蒸馏步骤期间形成酸(こ酸、甲酸和乳酸)时，该酸与水混溶并且将不从水中結晶。这意味着SA达到饱和并且从溶液中结晶(S卩，形成固态部分)，留下酸杂质溶解在母液(SP，液态部分)中。实施例I该试验示出在水介质中DAS转化为SA。使用15% (I. 0M)的合成的DAS溶液，在300ml的哈氏合金C搅拌式Parr反应器中进行试验。向该反应器装200g的溶液并且将该反应器加压到200psig。接着加热内容物以开始蒸馏，使温度达到约200° C。通过冷却水将顶部的氨和水蒸汽冷凝，且将其收集到容器中。将新鲜的水以与制备速率(大约2g/分钟)相同的速率泵送回系统，以维持恒定的琥珀酸盐浓度和物料体积。该流程持续7小吋。在该流程的最后，对母液的分析显示，59%转化成SA，2. 4%转化成琥珀酰胺酸以及2. 9%转成成琥珀酰亚胺。冷却所述母液可产生液态部分和为基本上纯的SA的固态部分。实施例2该实施例证明了溶剂对从DAS水溶液释放氨的作用。流程10为不存在溶剂的情况下的对照试验。IL的三颈圆底烧瓶的外颈配备有温度计和塞子。中间的颈配备有五塔板I”奥尔德肖段(a five tray I^Oldershaw section)。该奥尔德肖段的顶部具有蒸懼头。冰冷的500mL圆底烧瓶用作蒸馏头的接收器。IL圆底烧瓶被装有蒸馏水、测试的溶剤、SA和浓缩的氢氧化铵溶液。用磁力搅拌器搅拌该内容物以溶解所有的固体。在所述固体溶解之后，用加热套加热该内容物以蒸馏出350g的馏出物。将该馏出物收集在冰冷的500mL圆底烧瓶中。随着最后一滴馏出物被收集，记录烧瓶温度。使该烧瓶的内容物冷却到室温并且记录残留物的重量和馏出物的重量。接着，通过滴定法测定馏出物的氨含量。结果被记录在表I和表2中。表I
权利要求
1.一种用于从含有琥珀酸二铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括 Ca)在超大气压下，在从大于100°C到约300°C的温度下，蒸馏所述发酵液以形成顶部镏出物和液态底部残留物，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括琥珀酸和重量百分比为至少约20%的水； (b)冷却和/或蒸发所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及 (c)从所述液态部分分离所述固态部分。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述液态底部残留物至少含有一些琥珀酸一铵和/或所述固态部分基本上不含琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
3.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括将所述琥珀酸和水以及可选地将琥珀酸一铵从所述液态底部残留物回收利用至所述澄清的发酵液。
4.根据权利要求I所述的方法，所述方法还包括从所述液态底部残留物去除水，以增大所述液态底部残留物中的琥珀酸的浓度。
5.根据权利要求I所述的方法，其中，蒸馏所述发酵液在氨分离溶剂或水共沸溶剂存在下进行，所述氨分离溶剂为选自二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜类、聚乙二醇(PEG)、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚类和甲基乙基酮(MEK)中的至少一种，所述水共沸溶剂为选自甲苯、二甲苯、甲基环己烷、甲基异丁基酮、己烷、环己烷和庚烷中的至少一种。
6.一种用于从含有琥珀酸二铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括 Ca)将氨分离溶剂和/或水共沸溶剂加入到所述发酵液； (b)在足以形成顶部镏出物和液态底部残留物的温度和压力下，蒸馏所述发酵液，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括琥珀酸和重量百分比为至少约20%的水； (c)冷却和/或蒸发所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及 Cd)从所述液态部分分离所述固态部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述液态底部残留物至少含有一些琥珀酸一铵和/或所述固态部分基本上不含琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
8.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括将所述琥珀酸和水以及可选地将琥珀酸一铵从所述液态底部残留物回收利用至所述澄清的发酵液。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，蒸馏所述发酵液在氨分离溶剂或水共沸溶剂存在下进行，所述氨分离溶剂为选自二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜类、聚乙二醇(PEG)、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚类和甲基乙基酮(MEK)中的至少一种，所述水共沸溶剂为选自甲苯、二甲苯、甲基环己烷、甲基异丁基酮、己烷、环己烷和庚烷中的至少一种。
10.根据权利要求6所述的方法，所述方法还包括从所述液态底部残留物去除水以增大所述液态底部残留物中的琥珀酸的浓度。
11.一种用于从含有琥珀酸一铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括 Ca)在超大气压下，在从大于100°C到约300°C的温度下，蒸馏所述发酵液以形成顶部镏出物和液态底部残留物，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括琥珀酸和重量百分比至少约20%的水； (b)冷却和/或蒸发所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及 (c)从所述液态部分分离所述固态部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述液态底部残留物至少含有一些琥珀酸一铵和/或所述固态部分基本上不含琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
13.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括将所述琥珀酸和水以及可选地将琥珀酸一铵从所述液态底部残留物回收利用至所述澄清的发酵液。
14.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括从所述液态底部残留物去除水以增大所述液态底部残留物中的琥珀酸的浓度。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，蒸馏所述发酵液在氨分离溶剂或水共沸溶剂存在下进行，所述氨分离溶剂为选自二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜类、聚乙二醇(PEG)、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚类和甲基乙基酮(MEK)中的至少一种，所述水共沸溶剂为选自甲苯、二甲苯、甲基环己烷、甲基异丁基酮、己烷、环己烷和庚烷中的至少一种。
16.一种用于从含有琥珀酸一铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括 Ca)将氨分离溶剂和/或水共沸溶剂加入到所述发酵液； (b)在足以形成顶部镏出物和液态底部残留物的温度和压力下，蒸馏所述发酵液，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括琥珀酸和重量百分比至少为约20%的水； (c)冷却和/或蒸发所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及 Cd)从所述液态部分分离所述固态部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述液态底部残留物至少含有一些琥珀酸一铵和/或所述固态部分基本上不含琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
18.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括将所述琥珀酸、水和所述溶剂、以及可选地将琥珀酸一铵从所述液态底部残留物回收利用至所述澄清的发酵液。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，蒸馏所述发酵液在氨分离溶剂或水共沸溶剂存在下进行，所述氨分离溶剂为选自二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜类、聚乙二醇(PEG)、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚类和甲基乙基酮(MEK)中的至少一种，所述水共沸溶剂为选自甲苯、二甲苯、甲基环己烷、甲基异丁基酮、己烷、环己烷和庚烷中的至少一种。
20.根据权利要求16所述的方法，所述方法还包括从所述液态底部残留物去除水以增大所述液态底部残留物中的琥珀酸一铵的浓度。
全文摘要
本发明公开了用于从含有琥珀酸二铵的澄清的发酵液或者含有琥珀酸一铵的澄清的发酵液制备琥珀酸的方法，所述方法包括在超大气压下，在从大于100℃到约300℃的温度下，蒸馏所述发酵液以形成顶部镏出物和液态底部残留物，所述顶部镏出物包括水和氨，所述液态底部残留物包括琥珀酸和至少约20wt.%的水；冷却所述底部残留物以获得足以使所述底部残留物分离成液态部分和为基本上纯的琥珀酸的固态部分的温度和组合物；以及从所述液态部分分离所述固态部分。一种方法通过将氨分离溶剂和/或水共沸溶剂加入到发酵液还降低了所述发酵液的蒸馏温度和压力。
文档编号C12P7/46GK102858731SQ201180016992
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月18日 优先权日2010年4月1日
发明者奥兰·S·弗吕谢, 布莱恩·T·科恩, 布鲁克·A·阿尔宾, 奈·A·克林顿, 迪卢姆·杜努维拉, 伯纳德·D·东贝克 申请人:生物琥珀酸有限公司