专利名称：一种精制长链二元酸的方法
技术领域：
本发明涉及从发酵液中提取并精制长链二元酸的方法，特别是从一种或多种C10～C18正构烷烃发酵液中提取并精制长链二元酸的方法。
背景技术：
长链二元酸是利用微生物发酵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，其中含有未反应的正构烷烃、微生物细胞及碎片、未利用的培养基和代谢产物以及微生物的分泌物等，尤其是其中含有大量蛋白质、色素等杂质，影响产品的纯度和外观质量。
目前精制长链二元酸的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上述问题，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，使该方法的使用受到了很大的限制。水相法克服了溶剂法的缺陷，但其产品的纯度和外观色泽不能达到较高的指标。如抚顺石油化工研究院在CN1219530A提出了一种精制长链二元酸的方法，通过双盐盐析处理，精制的二元酸产品的纯度及色泽都很好，但产品的收率较低，而且，盐析母液还需要回收处理二元酸，增加了处理成本。CN1255483A也提出了三种精制长链二元酸的方法，仅使用长链二元酸单钠盐结晶技术，不回收处理单盐滤液中的二元酸的情况下，产品的收率在90wt％以下，产品的收率较低；而在回收处理单盐滤液中的二元酸的情况下，产品的收率可达到92wt％，但这样增加了回收处理单盐滤液中的二元酸这一步，从而增加了处理成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用单盐盐析从一种或多种C10～C18正构烷烃的发酵液中提取并精制长链二元酸的方法，该方法简化了操作步骤，提高了产品的纯度和收率，降低了产品的色度。
本发明的精制长链二元酸的方法，包括以下步骤I、将终止发酵液经加热破乳、分离回收烷烃后，再酸化、结晶，过滤得到长链二元酸滤饼；II、将步骤I所得的二元酸湿滤饼碱化配制成二元酸单盐溶液，同时加入盐析剂，并加热使其全部溶解，然后冷却至室温并过滤得到长链二元酸单盐晶体滤饼；III、把步骤II所得的长链二元酸单盐晶体滤饼加碱溶解完全生成长链二元酸双盐溶液，并滤除固形物；IV、把步骤III所得的滤液酸化使长链二元酸双盐全部转化为长链二元酸，然后经结晶、过滤、洗涤和干燥步骤得到长链二元酸产品。
在本方案第I步骤加酸酸化并加热使发酵液中蛋白质变性析出，然后通过过滤使可溶性蛋白及部分色素滤除。在第II步骤中的长链二元酸单盐经盐析结晶、过滤时，由于长链二元酸单盐吸附色素的能力很弱，在长链二元酸单盐结晶的过程中，可溶性蛋白质及色素在长链二元酸单盐结晶过滤时留在母液中，更有助于部分蛋白变性析出，此过程具有脱除可溶性蛋白质和脱除色素的双重作用，因而提高了长链二元酸产品的纯度并降低了产品的色度，提高了产品的质量。
其中，发酵液中的菌体可以在步骤I中除去，或在步骤III中除去。第I步骤也可不除菌体，采取发酵液直接酸化过滤、盐析结晶，但由于带菌体碱化、单盐盐析时，色素加深，效果也不理想，所以在步骤I中除去菌体。
在步骤III中，配制的二元酸单盐溶液浓度应大于80g/l，最好在80～200g/l，此时盐析效果最好，加入的盐析剂与二元酸重量比为1～3。盐析剂可采用NaCl、Na2SO4等中性无机盐。由于NaCl的溶解度随温度变化不大，且室温盐析结晶物中NaCl含量低及其成本低，效果也较好，所以一般采用NaCl。
本发明的方法通过碱化粗二元酸滤饼，可以制备任意浓度的二元酸碱金属单盐溶液，同时加入盐析剂，经加热、冷却和结晶步骤使长链二元酸单盐全部析出。经研究发现，长链二元酸单盐吸附色素的能力较弱，在长链二元酸单盐结晶的过程中，可溶性蛋白质及色素滞留在母液中，此过程具有脱除蛋白质和色素的双重作用；因单盐在室温下溶解度很低，从而加入的盐析剂可使单盐完全析出，同时更有助于部分蛋白变性析出。本发明采用长链二元酸单盐结晶和盐析相结合技术，省去了盐析母液或单盐滤液回收处理二元酸步骤，节省了处理成本，并进一步提高了长链二元酸产品的纯度并降低了产品的色度，同时也提高了产品的收率。
利用本方法制备的长链二元酸，总酸纯度大于99wt％，氮含量小于40μg/g，收率大于94wt％，色度小于30，产品外观呈白色。
具体实施例方式
本发明的精制长链二元酸的方法，具体包括如下步骤1、先将终止发酵液加热破乳、分离回收烷烃后，再酸化调节pH值为2～4，温度为75～90℃，然后将温度降至室温，经过滤得到长链二元酸滤饼。
2、将步骤1所得的含长链二元酸滤饼与水混合，加碱调节pH值为6.0～7.0制备成一定浓度的二元酸单盐溶液，同时加入与二元酸重量比为1～3的盐析剂，然后加热至85～95℃完全溶解，降温至75～85℃保温15～30min。把上述溶液缓慢降温至室温促使长链二元酸单盐盐析结晶，过滤得到长链二元酸单盐滤饼。
3、把步骤2得到的滤饼溶解并加碱调节pH值为9～12，并缓慢加热至50～70℃使之完全生成长链二元酸双盐溶液，过滤得到澄清的长链二元酸双盐滤液，并滤除固形物。
4、于步骤3得到的长链二元酸双盐滤液中加酸酸化，调节pH值为2～4，加热80～95℃，使长链二元酸双盐完全转化为长链二元酸，在该温度下保温15～30min，接着缓慢冷却至室温，经过滤、洗涤和干燥步骤制得长链二元酸产品。
本发明上述的酸化所用的酸可以是H2SO4、HNO3、HCl或H3PO4，所用的碱可以是碱金属的氢氧化物如NaOH、KOH等。本发明所处理的长链二元酸是C10～C18长链二元酸中的一种或多种。
本发明方法在长链二元酸单盐盐析结晶及最终酸化结晶时，需保温15～30min，再缓慢降温以促使晶体生长，不仅有利于操作过滤，而且有利于色素及可溶性蛋白质滞留在滤液中。
下面通过具体的实施例来进一步说明本发明的方法。
实施例1取200mL由热带假丝酵母菌发酵得到十三碳二元酸，浓度为130g/l，pH值为7.6的发酵液，加热至80℃，静止30min，分去溶液中残留的烷烃，经过滤除去菌体，滤液用3mol/L的H2SO4将pH值调至4.0，在80℃保温30min，然后降至室温，经过滤、洗涤得到十三碳二元酸粗滤饼。
用130mL水与粗酸滤饼混合，再用10mol/L的NaOH溶液将pH值调至6.2，同时加入26g的NaCl，加热至95℃，使其充分溶解，再降温至80℃维持30min，然后缓慢冷却至室温，过滤得到十三碳二元酸单钠盐滤饼。在50℃时，滤饼加入10mol/L的NaOH调配成pH值为10的溶液，过滤得到澄清的长链二元酸双盐溶液，向溶液中加入3mol/L的H2SO4，调pH值至4.0，加热至95℃，保温30min，然后冷却至室温，经过滤、洗涤和干燥步骤得到十三碳二元酸产品。产品性质见表1。
实施例2取200mL浓度为120g/l，pH值为7.6的十三碳和十四碳混合二元酸发酵液，加热至80℃，静止30min，分去溶液中残留的十三碳及十四碳烷烃，用3mol/L的H2SO4调pH值至3.4，在80℃下保温30min，然后冷却至室温，经过滤、洗涤得到混合二元酸滤饼。
用300mL水与粗酸滤饼混合，再用10mol/L的NaOH溶液将pH值调至6.0，同时加入72g的NaCl，加热至90℃，使其充分溶解，再降温至78℃维持30min，然后缓慢冷却至室温，过滤得到混合二元酸单钠盐滤饼。在60℃时，滤饼加入10mol/L的NaOH调配成pH值为9的溶液，过滤得到澄清的长链二元酸双盐溶液，向溶液中加入3mol/L的H2SO4，调pH值至3.0，加热至80℃并保温20min，然后冷却至室温，经过滤、洗涤和干燥步骤得到十三碳二元酸产品。
实施例3取200mL浓度为90g/l，pH值为7.6的十八碳二元酸发酵液，加热至80℃，静止30min，分去溶液中残留的烷烃，经过滤除去菌体，再用3mol/L的H2SO4调pH值至3.4，在80℃下保温30min然后冷却至室温，经过滤、洗涤得到十八碳二元酸滤饼。
用200mL水与粗酸滤饼混合，再用10mol/L的NaOH溶液将pH值调至6.0，同时加入36g的NaCl，加热至95℃，使其充分溶解，再降温至80℃维持30min，然后缓慢冷却至室温，过滤得到混合二元酸单钠盐滤饼。在70℃时，滤饼加入10mol/L的NaOH调配成pH值为10的溶液，过滤得到澄清的长链二元酸双盐溶液，向溶液中加入3mol/L的H2SO4，调pH值至3.0，加热至95℃并保温30min，然后冷却至室温，经过滤、洗涤和干燥步骤得到十八碳二元酸产品。产品性质见表1。
对比例1现以专利CN1255483A的第二种方法(即权利要求7所述的方法)，在不回收长链二元酸单钠盐滤液的情况下实施实验。取200mL由热带假丝酵母菌发酵得到十三碳二元酸，浓度为130g/l，pH值为7.6的发酵液，加热至80℃，静止30min，分去溶液中残留的烷烃，滤液用3mol/L的H2SO4将pH值调至4.0，在80℃保温30min，然后降至室温，经过滤、洗涤得到含菌体十三碳二元酸粗滤饼。
用130mL水与粗酸滤饼混合，再用10mol/L的NaOH溶液将pH值调至6.2，加热至95℃，然后降温至80℃维持30min，然后缓慢冷却至室温，过滤得到含菌体十三碳二元酸单钠盐滤饼。含菌体的单钠盐滤饼，加入10mol/L的NaOH调配成pH值为10的溶液，并加热到60℃生成双钠盐，加2％的硅藻土充分搅拌过滤得到澄清的长链二元酸双盐溶液，向溶液中加入3mol/L的H2SO4，调pH值至4.0，加热至95℃，保温30min，然后冷却至室温，经过滤、洗涤和干燥步骤得到十三碳二元酸产品。产品性质见表1。
对比例2现以专利CN1255483A的第二种方法(即权利要求7所述的方法)，在回收长链二元酸单钠盐滤液的情况下实施实验。取200mL由热带假丝酵母菌发酵得到十三碳二元酸，浓度为130g/l，pH值为7.6的发酵液，加热至80℃，静止30min，分去溶液中残留的烷烃，滤液用3mol/L的H2SO4将pH值调至4.0，在80℃保温30min，然后降至室温，经过滤、洗涤得到含菌体十三碳二元酸粗滤饼。
用130mL水与粗酸滤饼混合，再用10mol/L的NaOH溶液将pH值调至6.2，加热至95℃，然后降温至80℃维持30min，然后缓慢冷却至室温，过滤得到含菌体十三碳二元酸单钠盐滤饼及滤液。滤液中加入2％的活性炭，于40℃脱色30min，过滤得到的滤液与含菌体的十三碳二元酸单钠盐滤饼混合，加入10mol/L的NaOH调配成pH值为10的溶液，并加热到60℃生成双钠盐，加2％的硅藻土充分搅拌过滤得到澄清的长链二元酸双盐溶液，向溶液中加入3mol/L的H2SO4，调pH值至4.0，加热至95℃，保温30min，然后冷却至室温，经过滤、洗涤和干燥步骤得到十三碳二元酸产品。产品性质见表1。
(表面改性工序)使1，2，3，4-四甲苯由喷墨印刷装置(エプソン社制MJ-930C)挤出以进行涂布，然后将其置于加热板上在200℃以下的温度进行加热和干燥。
(发光层形成工序)首先配制表2～表4中所示的油墨组合物。表2中示出发光层(绿色)组合物，表3中示出发光层(蓝色)组合物，表4中示出发光层(红色)组合物。而且，表中的化合物1、2、4、5分别是与上述[化1]～[化5]相应的化合物。
表2发光层(绿)油墨组合物
表3发光层(蓝)油墨组合物
表4发光层(红)油墨组合物
权利要求
1.一种从正构烷烃发酵液中精制长链二元酸的方法，包括以下步骤I、终止发酵液经加热破乳、分离回收烷烃后，再酸化、结晶，过滤得到长链二元酸滤饼；II、将步骤I所得的二元酸湿滤饼碱化制成pH为6.0～7.0的二元酸单盐溶液，同时加入盐析剂，并加热使其全部溶解，经保温之后冷却至室温并过滤得到长链二元酸单盐晶体滤饼；III、把步骤II所得的长链二元酸单盐晶体滤饼加碱溶解完全生成长链二元酸双盐溶液，并滤除固形物；IV、把步骤III所得的滤液酸化使长链二元酸双盐全部转化为长链二元酸，然后经结晶、过滤、洗涤和干燥步骤得到长链二元酸产品。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于第I步中除去发酵液中的菌体。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于第I步中酸化后的pH值为2～4，温度为75～90℃。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于第II步中配制的二元酸单盐溶液浓度为80～200g/l。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于第II步中盐析剂为NaCl或Na2SO4，加入的盐析剂与二元酸的重量比为1～3。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于第II步中加热溶解长链二元酸单盐的温度为85～95℃，完全溶解后在75～85℃下保温15～30min。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于第III步中生成长链二元酸双盐溶液的pH值为9.0～12.0，温度为50～70℃。
8.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于第IV步中生成长链二元酸溶液的pH值为2.0～4.0，温度为80～95℃，酸化反应完成后在该温度下保温15～30min。
9.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的正构烷烃为C10～C18正构烷烃中的一种或多种，长链二元酸是C10～C18长链二元酸中的一种或多种。
全文摘要
本发明涉及水相法从C
文档编号C07C55/21GK1611478SQ200310104979
公开日2005年5月4日 申请日期2003年10月31日 优先权日2003年10月31日
发明者高大成, 刘树臣 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院