专利名称：从含有琥珀酸二铵、琥珀酸一铵和/或琥珀酸的发酵液制备琥珀酸一铵的方法及琥珀酸一 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及从含有琥珀酸二铵(DAS)、琥珀酸一铵(MAS)和/或琥珀酸(SA)的发酵液直接制备MAS的方法。本发明还涉及将如此获得的MAS转化成SA。
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MAS。SA可通过微生物使用可发酵的碳源(例如糖)作为起始物质制备而成。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至发酵液，来使发酵液的pH值维持为7或接近7，由此将琥珀酸转化成琥珀酸二铵。可替选地，可通过加入钠碱、钾碱、镁碱或其混合物(包括与铵碱的混合物)使发酵液的PH值维持在所选的值。碱的添加使SA转化成SA的其他盐。例如，其他碱可包括K+、
Na.和 Mg2+。Kushiki (公布号为2005-139156的日本公布的专利申请)公开了一种从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 :将乙酸加入到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”为琥珀酸二铵。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，还含有琥珀酸一铵、琥珀酸、琥珀一酰胺、琥珀酰亚胺、琥珀酰胺或琥珀酸酯中的至少一种。因此，可以推测，与Kushiki相似,Masuda也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。期望具有一种用于从含有DAS、MAS和/或SA的发酵液直接制备基本上纯的MAS的方法。
发明内容
本发明通过从含有DAS的澄清的发酵液经济地制备高纯度的MAS而提供了这样的方法。从而，本发明提供一种用于从含有DAS的澄清的发酵液制备MAS的方法，其中，DAS优选地构成该发酵液中所包括的全部二羧酸二铵盐的至少90wt% (重量百分比)，该方法包括(a)蒸馏发酵液以形成包含水和氨的顶部馏出物以及包含MAS、至少一些DAS和至少约20wt%的水的液态底部残留物；(b)使底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有DAS的液态部分和基本上不含有DAS的含有MAS的固态部分的温度和组成；(c)将所述固态部分从所述液态部分中分离出；以及(d)回收所述固态部分。本发明还提供了一种用于从含有DAS的发酵液制备SA的方法，该方法包括(a)蒸馏发酵液以形成包含水和氨的第一顶部馏出物以及包含MAS、至少一些DAS和至少约20wt%的水的第一液态底部残留物；(b)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有DAS的液态部分和基本上不含有DAS的含有MAS的固态部分的温度和组成；(c)从所述液态部分中分离出所述固态部分；(d)回收所述固态部分；(e)将所述固态部分溶解在水中以制备MAS水溶液；Cf)在足以形成包括水和氨的第二顶部馏出物以及包括大部分的SA、少部分MAS和水的第二底部残留物的温度和压力下，蒸馏MAS的水溶液；(g)使第二底部残留物冷却和/或蒸发·以使第二底部残留物分离成与第二固态部分接触的第二液态部分，第二固态部分主要由SA组成且基本上不含有MAS ;(h)从第二液态部分中分离出第二固态部分；以及(i)回收第二固态部分。本发明还提供了一种用于从含有MAS的澄清的发酵液制备MAS的方法，该方法包括(a)可选地，将MAS、DAS、SA、NH3和/或NH4+添加到发酵液中以优选地维持发酵液的pH小于6 ; (b)蒸馏发酵液以形成包括水和可选地包括氨的顶部馏出物以及包括MAS、至少一些DAS和至少约20wt%的水的液态底部残留物；(c)使底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到底部残留物中，以得到足以使底部残留物分离成含有DAS的液态部分和基本上不含有DAS的含有MAS的固态部分的温度和组成；(d)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及(e)回收所述固态部分。本发明还提供了一种用于从含有MAS的澄清的发酵液制备SA的方法，该方法包括(a)可选地，将MAS、DAS、SA、NH3和/或NH4+添加到发酵液中以优选地维持维持发酵液的PH小于6 ; (b)蒸馏发酵液以形成包括水和可选地包括氨的顶部馏出物以及包括MAS、至少一些DAS和至少约20wt%的水的液态底部残留物；(c)使底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到底部残留物中，以得到足以使底部残留物分离成含有DAS的液态部分和基本上不含有DAS的含有MAS的固态部分的温度和组成；(d)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及(e)回收所述固态部分；(f)将所述固态部分溶解在水中以制备MAS水溶液；(g)在足以形成包括水和氨的第二顶部馏出物以及包括大部分的SA、少部分MAS和水的第二底部残留物的温度和压力下，蒸馏MAS水溶液；(h)使第二底部残留物冷却和/或蒸发，以使第二底部残留物分离成与第二固态部分接触的第二液态部分，所述第二固态部分主要由SA组成且基本上不含有MAS ;(i)从所述第二液态部分中分离出所述第二固态部分；以及(j)回收所述第二固态部分。本发明还提供了用于从含有DAS的澄清的发酵液制备MXS的方法。使含有DAS的发酵液中的琥珀酸盐转化成MXS以从发酵液获得MXS，其中，当使用钠(Na)碱时，MXS为琥珀酸一钠(MNaS)，当使用钾(K)碱时，MXS为琥珀酸一钾(MKS)，或者当使用氨(NH4或NH3)碱时，MXS为MAS。因此，该方法包括(a)蒸馏发酵液以形成包括水和氨的顶部馏出物以及包括MXS (其中X为NH4+、Na和K中的至少一种)、至少一些DYS (其中，DYS包括DAS以及琥珀酸二钠(DNaS)和琥珀酸二钾(DKS)中的至少一种)和至少约20wt%的水的液态底部残留物；(b)使底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到底部残留物中，以得到足以使底部残留物分离成含有DYS的液态部分和基本上不含有DYS的含有MXS的固态部分的温度和组成；(c)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及(d)回收所述固态部分。本发明另外地还提供了一种用于从含有MXS的澄清的发酵液制备MXS的方法，其中X为NH4+、Na和K中的至少一种，该方法包括(a)可选地，将SA、NH3> NH4\ Na+和K+中的至少一种添加到发酵液中以优选地维持发酵液的PH小于6 ; (b)蒸馏发酵液以形成包括水和可选地包括氨的顶部馏出物以及包括MXS、至少一些DYS (其中，DYS包括DAS、琥珀酸二钠(DNaS)和琥珀酸二钾(DKS)中的至少一种)以及至少约20wt%的水的液态底部残留物；
(c)使底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有DYS的液态部分和基本上不含有DYS的含有MXS的固态部分的温度和组成；(d)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及(e)回收所述固态部分。本发明还提供了一种用于从含有DAS的澄清的发酵液制备琥珀酸镁(MgS)的方法，该方法包括(a)蒸馏发酵液以形成包括水和氨的顶部馏出物以及包括MgS、至少一些DYS (其中，DYS包括DAS和MgS)和至少约20wt%的水的液态底部残留物；(b)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述底部残留物中，以得到足以使底部残留物分离成含有DAS和MgS的液态部分和基本上不含有DYS的含有MgS的固态部分的温度和组成；(c)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及(d)回收所述固态部分。本发明还提供了一种用于从含有MAS的澄清的发酵液制备MgS的方法，该方法包括(a)可选地，根据发酵液的pH，将SA、NH3> NH4+和Mg2+中的至少一种添加到发酵液中；
(b)蒸馏发酵液以形成包括水和可选地包括氨的顶部馏出物以及包括MgS、至少一些MAS和至少约20wt%的水的液态底部残留物；(c)使底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到底部残留物中，以得到足以使底部残留物分离成含有MAS的液态部分和基本上不含有MAS的含有MgS的固态部分的温度和组成；(d)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及(e)回收所述固态部分。
图I为用于从含有DAS的发酵液制备MAS的方法的一个示例的框图；图2为示出在水中和30%的DAS水溶液中的MAS的溶解度随温度变化的图；图3为示出本发明的方法的所选择的方面的流程图；图4 为示出在 135°C下 MAS (HSu-)、DAS (Su-2)和 SA (H2Su)随 pH 变化的图；图5为在25°C下与图4相似的图；图6为在所选择的温度下的MAS、DAS和水的三元图；图7为通过本发明的方法制备的MAS晶体的显微相片；图8为通过本发明的方法制备的SA晶体的显微相片。
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旨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旨在限定或限制本发明。通过参考图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一个代表性示例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一步讨论。该微生物培养基可包括能够从可发酵碳源(例如碳水化合物糖类)制备SA的微生物。微生物的代表性示例包括但不限于大肠杆菌(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 f lavum))、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、小韦荣球菌(Veillonella parvula)、产玻拍酸放线杆菌(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)、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)、真养产减杆菌(Alcaligenes eutrophus)、产氨短杆菌(Brevibacterium ammoniagenes)、乳糖发酵短杆菌(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)、产月元假丝酵母(Candida utilis)、诞沫假丝酵母(Candida zeylanoides)、汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii)、尖抱德刀菌(Fusarium oxysporum)、绵毛状腐质菌(Humicola lanuginosa)、梓檬克勒克酵母(Kloeckera apiculata)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)、威克海姆-克鲁维酵母(Kluyveromyces wickerhamii)、简青霉(Penicillium simplicissimum)、异常毕赤酵母(Pichia anomala)、贝氏毕赤酵母(Pichia besseyi )、媒介毕赤酵母(Pichia media)、季也蒙毕赤酵母(Pichia guilliermondii)、尹氏毕赤酵母(Pichia inositovora)、斯氏毕赤酵母(Pichia stipidiS)、巴氏酵母(Saccharomyces bayanus)、粟酒裂殖酵母(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。更优选的是三种抗生素抗性基因(cat、amphl、tetA)被去除的该大肠杆菌菌株。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“λ-红”方法进行，该方法的主题以引用方式并入本文=Datsenko KA
Wanner BL，《美国国家科学协会公报》，2000年6月6日；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JBacteriol.，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中以用于微生物培养基的生长和维持。通常，微生物培养基在好氧条件下生长，该好氧条件通过鼓吹富氧气体(例如，空气等)提供。通常，提供酸(例如，硫酸等)和氢氧化铵以在微生物培养基的生长期间进行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)，而将生长容器12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。可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的另外的碳源在另一示例中，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)鼓吹到生物转化容器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。在另一示例中，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SA、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和可能的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和可能的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单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)。可以使用已知的技术选择过滤技术。可以通过任一数量的已知方法去除可溶的有机化合物，这些已知方法例如但不限于离子交换和物理吸附。离心分离的示例为连续的碟式离心机。在离心分离之后，增加一精过滤(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，或者更优选地为超过滤或微过滤。超过滤膜或微过滤膜例如可以为陶瓷或高分子材料。高分子膜的一个例子是科氏滤膜系统公司(KochMembrane Systems) (850大街,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O. 35MPa到I. 38MPa的压力(最大压力为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二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占发酵液中的全部二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)。只要蒸馏是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一些DAS和至少约20wt. %的水的方式进行，则蒸馏温度和压力不是关键。水的更优选的量为至少约30wt. %以及进一步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、在压力下进行蒸 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，也可增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，条件是底部残留物含有至少约20wt. %的水，所述有机共沸剂诸如甲苯、二甲苯、己烷、环己烷、甲基环己烷、甲基异丁基酮、庚烷等。如果在能够形成共沸混合物的有机试剂的存在下进行蒸馏(该共沸混合物由水和该有机试剂组成)，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维持在至少约30wt. %的水平，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90°C到约150°C，该温度取决于压力。约110°C到约140°C的蒸馏温度是优选的。“蒸馏温度”是指底部残留物的温度(对于分批蒸懼，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可有助于在如上文所讨论的各种蒸馏温度和压力下去除氨。这样的溶剂可包括能够形成惰性的氢键的疏质子溶剂、双极性溶齐U、含氧溶剂。示例包括但不限于二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、丙二醇、亚砜(诸如二甲亚砜(DMS0)、酰胺(诸如二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺)、砜类(诸如二甲基砜)、环丁砜、聚乙二醇(PEG)、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、Y-丁内酯(GBL)、醚类(诸如二氧己环)和甲基乙基酮(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。无论哪种蒸馏技术，优选的是，蒸馏以确保至少一些DAS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。该蒸馏可以为单级闪蒸、多级蒸馏(即，多级塔式蒸馏)等。单级闪蒸可以在任一类型的闪蒸器(例如，刮膜蒸发器、薄膜蒸发器、热虹吸管闪蒸器和强制循环闪蒸器等)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)。所述塔板可以为任一设计(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，则构造不是特别的关键，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。可以以分批模式或连续模式进行蒸馏。在连续模式中，可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可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DAS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，乙酸铵、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。冷却技术不是关键性的，但下文将描述优选的技术。可以使用热交换器(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通常利用冷藏冷却剂，诸如，乙二醇溶液，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增大产物产量。此外，可以采用已知方法将浓缩和冷却组合，诸如真空蒸发和采用使用一体式冷却套管和/或外部热交换器的除热法。 我们发现，液态底部残留物中的一些DAS的存在有助于通过降低含DAS的液态水性底部残留物中的MAS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"MAS组成(意思是所述固态部分为至少基本上纯的结晶MAS)。图2示出在0°C到60°C的不同温度下，30wt%的DAS水溶液中的MAS的减小的溶解度。上部的曲线示出，即使在0°C下，MAS保持基本上可溶于水(B卩，在水溶液中占约20wt%)。下部的曲线示出，在0°C时，MAS在30被％的DAS水溶液中基本上不可溶。因此，研究发现，如果一些DAS也存在于水溶液中，则MAS可更完全地从该水溶液中结晶而出。在这样的溶液中的DAS的优选浓度为ppm (百万分之一)至约3wt%的范围。这使得MAS固态部分在比不存在DAS时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)。当从水介质中包含的DAS除去氨的约50%时，根据操作温度和操作压力，各种琥珀酸盐建立了在4. 8到5. 4的pH范围内的约为O. 1:0.8:0. I的DAS: MAS: SA的平衡摩尔分布。当将该组合物浓缩和冷却时，MAS超出其在水中的溶解极限并结晶。当MAS经历到固相的相变时，液相平衡重新设立，从而产生更多的MAS (DAS提供铵离子至SA)。这使得更多的MAS从溶液中结晶且持续进行到相当数量的SA被消耗掉且pH值趋向于上升为止。pH值上升时，液相分布有利于DAS。然而，由于DAS高度溶于水，MAS继续结晶，因为MAS的溶解度低于DAS。实际上，各种琥珀酸盐的液相平衡和固-液平衡起到用于MAS结晶的“泵”的作用，从而能够使MAS结晶有高产率。除了上文描述的冷却、蒸发或蒸发式冷却外，还可通过添加反溶剂来实现和/或促进MAS结晶。在本文中，反溶剂通常可以是这样的溶剂可与水混溶、但由于水溶性盐(例如MAS)在该溶剂中的溶解度较低而导致水溶性盐结晶。对MAS具有反溶剂效应的溶剂可以为醇类(例如乙醇和丙醇)、酮类例如(甲基乙基酮)、醚类(例如四氢呋喃)等。反溶剂的使用是已知的并且其可与冷却和蒸发组合使用或者单独使用。在单元30中冷却之后，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，可能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一种方式是，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)。从The Western States Machine Company(哈密尔顿，俄亥俄州，美国))可购买到合适的篮式离心机。分离器34的液态部分(即，母液)可含有剩余的溶解的MAS、任何未转化的DASji何发酵副产物(诸如乙酸铵、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，该下游装置可以为用于形成除冰剂的装置，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。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防冰剂是有价值的。
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以进一步增强MAS的回收以及进一步将DAS转化为MAS。以冷却方式引起的结晶的固态部分为基本上纯的MAS并且因此可用于MAS的已知用途。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测定MAS的纯度。氨电极可以用来测定MAS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况。在这些情况下，可以有利地是，可选地将MAS、DAS、SA、氨和/或氢氧化铵加入到这些发酵液中以便于制备基本纯的MAS。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。可以可选地将MAS、DAS、SA、氨和/或氢氧化铵加入到这些发酵液以获得优选地小于约6的发酵液pH值以便于制备上述基本上纯的MAS。而且，可以根据需要添加来自其他源的MAS、DAS和/或SA。在一个具体的形式中，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MAS、DAS和水再循环进入所述发酵液。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)。通过去除氨，可将固态部分转化成SA。这可按照以下步骤进行。可将从上文所描述的任何一个转化方法得到的固态部分(主要由MAS组成)溶解在水中，以制备MAS的水溶液。然后，在足以形成包含水和氨的顶部馏出物和包含大部分的SA、少部分的MAS和水的底部残留物的温度和压力下，蒸馏该溶液。可将该底部残留物冷却以使其分离成与固态部分接触的液态部分，该固态部分主要由SA组成且基本上不含有MAS。可将该固态部分从第二液态部分分离出并且回收为基本上纯的SA (通过HPLC确定)。参见图3，描述了本发明的特别优选的方法之一。在图3中，DAS流100在蒸馏塔102中经受反应性蒸发/蒸馏，该流可为含有DAS (除了其他物质之外)的澄清的发酵液的流。可在一温度范围(例如约110°C至约145°C，优选地约135°c)下进行蒸馏。蒸馏塔102中的压力可为约I. 5巴至约4巴的宽范围，优选地为约3. 5巴。水和氨在蒸馏塔102中分离出且形成顶部馏出物104。液态的底部残留物106包含MAS、至少一些DAS和至少约20wt%的水。通常，底部残留物106含有约5wt%至约20wt%的MAS、约80wt%至约95wt%的水和约lwt%至约3wt%的DAS。底部残留物的pH值可处于约4. 6至约5. 6的范围内。使底部残留物106流入浓缩器108，该浓缩器通过顶部馏出物流110除去水。浓缩器108可在一温度范围(例如约90°C至约110°C，优选地约IO(TC)和一压力范围(例如约
O.9巴至约I. 2巴，优选地约I. 103bar)下运作。浓缩器108制备底部残留物流112，该底部残留物流通常含有约40wt%至约70wt%的MAS，优选地约55wt%的MAS。因此，浓缩器通常将MAS的量浓缩约2倍至约11倍，优选地约4倍到约6倍。底部残留物流112流入第一结晶器114，该第一结晶器通常在约50°C至约70°C、优选地约60°C的温度下进行操作。通过结晶器产生顶部馏出物的水流116。底部残留物118流入离心机120，该离心机制备通常具有约95%的MAS产率的固态流122。将剩余的液态流124送入第二结晶器126，该第二结晶器通过顶部馏出物流128进一步除去水且通常在约 30°C至约50°C、优选地约40°C的温度下进行操作。底部残留物流130流入离心机132。离心机制备固态流134，利用水流136，再溶解该固态流134，水流136引入通常在约70°C至约90°C的温度范围中、优选地约90°C的水。该固态流流入第一混合器138并且产生返回至第一结晶器114的第一回收流140。来自离心机132的剩余液体通过流141流入第三结晶器142，该第三结晶器产生水的顶部馏出物流144。第三结晶器132通常在约10°C至约30°C、通常约20°C的温度下进行操作。剩余的底部残留物流146流入第三离心机148，且由第三离心机148产生的固态物质通过流152流入第二混合器150。通过第二水流154来溶解该固态流，第二水流154引入通常在约50°C至约70°C的温度范围中、优选地约70°C的水。第二混合器150产生回收流156，其被回收至第二结晶器126。剩余的物质通过清除流158而自第三离心机148流出系统，该剩余的物质通常相当于包含在流112中的全部MAS的约5wt%。应该理解,可通过蒸发(如所描述)、或通过间接接触外部冷却介质，或两者组合，得到结晶器114、126和142中所需的结晶温度。图4为示出在135°C下MAS、DAS和SA的摩尔分数随pH变化的曲线图，135°C是图3的蒸馏塔102中的典型温度。除了温度在25°C下，图5与图4相同。这些图示出了在特定的温度下根据PH值的三种组分的相对比例。根据本发明的方法，反应性蒸发/蒸馏单元102和浓缩单元108的典型工作pH值可为约5. 3，这使MAS有最大产量。当从水介质中包含的DAS除去氨的约50%时，根据操作温度和操作压力，琥珀酸盐建立了在4. 8到5. 4的pH范围内的约为O. 1:0.8:0. I的DAS: MAS: SA的平衡摩尔分布。不限于任何特定的理论，本发明认为，当浓缩且冷却该组合物时，MAS超出其在水中的溶解极限并结晶。此外，当MAS经历到固相的相变时，液相平衡被认为有意重新建立，从而制备更多的MAS (DAS提供铵离子给SA)。本发明认为，这使得更多的MAS从溶液中结晶且持续进行到相当数量的SA被消耗掉且PH值趋向于上升为止。pH值上升时，液相分布有利于DAS。然而，由于DAS高度溶于水，因此，MAS继续结晶，因为MAS的溶解度低于DAS。实际上，琥珀酸盐的液相平衡和固-液平衡起到MAS结晶的“泵”的作用，从而能够使MAS结晶有高产率。图6为在三个不同的温度即20°C、35°C和60°C下的MAS、DAS和水的三元图。该图示出在不同温度下使纯MAS或纯DAS结晶的固-液平衡。本发明利用实验性的溶解度数据构建图6，图6示出了，如果使含有MAS、DAS和水的液态组合物冷却以导致固态部分分离并且如果该液态组合物位于确定为“A”的共晶点的左侧，则液固平衡原理表明固相部分将为纯的MAS。相反，如果使含有MAS、DAS和水的液态组合物冷却以导致固态部分分离并且如果该液态组合物位于确定为“A”的共晶点的右侧，则液固平衡原理表明，固相部分将为纯的DAS0在图3中典型地描绘的本发明的方法被设计成在确定为“A”的共晶点的左侧运行，因此预计产生纯的MAS。关于图3和图6，下文中描述了代表性的方法。通常，流100代表点“P”，其为含约5wt%的DAS的发酵液。在反应性蒸发/蒸馏步骤102中，蒸发/蒸馏出水和氨以形成含有10被％的嫩3的溶液，通常，其用点“Q”表示。随后，在浓缩单元108中，使含有MAS的溶液浓缩以形成含60被％的嫩3的溶液，通常，其用点“R”表示。最后，使含有60被％的嫩3的溶液冷却(通过蒸发、间接接触冷却或两者的组合)以产生与固态部分接触的含有大约37wt%的MAS的液态部分，其表示为点“S”。根据液固平衡原理，由于通常在共晶点的左侧进行本发明的方法，因此图6示出，固态部分将为基本上不含有DAS的基本上纯的MAS。图7为示出根据本发明的方法产生的代表性MAS晶体的显微相片。类似地，图8·为示出根据本发明的方法产生的代表性SA晶体的显微相片。这些显微相片表明，MAS具有与SA的晶体形状不同的晶体形状。下文中，本发明示出，使用本发明方法已产生了基本上不含有DAS和SA的基本上纯的MAS。实施例通过以下非限制的代表性实施例来说明所述方法。在多个实施例中，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。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乙酸铵、乳酸铵和甲酸铵。如果这些杂质在蒸馏步骤期间存在，则在所有的DAS已经被转化为MAS之前，将不会期望它们大量地失去氨并形成游离酸。这是因为醋酸、乳酸和甲酸比SA((pKa=5. 48)的二价酸根具有更强的酸性。换句话说，醋酸盐、乳酸盐、甲酸盐以及甚至琥珀酸氢盐具有比二价阴离子的琥珀酸盐弱的碱性。此外，乙酸铵、乳酸铵和甲酸铵在水中的溶解度明显比MAS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(乙酸、甲酸和乳酸)时，该酸与水混溶并且将不从水中结晶。这意味着MAS达到饱和并且从溶液中结晶(B卩，形成固态部分)，留下酸杂质溶解在母液(即，液态部分)中。实施例I该实施例阐明了通过蒸馏将DAS的一部分转化为MAS以及通过冷却方式引发的结晶化从蒸馏的底部残留物液体回收MAS固体。500毫升的三颈圆底烧瓶安装有温度计和顶部具有回流冷凝器的Dean Stark分离器。回流冷凝器的出口通向含有100克I. 4M的醋酸溶液的洗气瓶。烧瓶装有400克10%的DAS水溶液(pH 8.5)。利用磁力搅拌器搅拌烧瓶的内容物，并且通过加热套加热该烧瓶以蒸馏出320. 6克的馏出物(氨水溶液)，该馏出物通过Dean Stark分离器移出。对该馏出物的分析表明，在蒸馏期间，已将所包含的氨的约20%从所装入的DAS除去(即，在底部残留物液体中的盐为约40%的MAS和约60%的DAS)。在洗气瓶中只存有痕量的氨。当最后一滴蒸馏出时，该烧瓶的最终温度为110°C。将该烧瓶中的残留物(底部残留物液体)(73. 4克，约有53%水)放置在一烧瓶中，且使其冷却至室温过夜。当冷却至室温时，形成了白色针状MAS。通过真空过滤分离该白色固体，产生14克湿晶体(固态部分)和56克母液(液态部分)。在真空炉中干燥湿晶体的一部分(7克)整夜，产生6克干燥固体，通过Karl-Fisher分析确定，该干燥固体含有O. 4%的水。利用HPLC分析固态部分表明，该固态部分不含有含氮的非MAS杂质(例如琥珀酰亚胺和琥珀酰胺)。实施例2该实施例阐明母液回收。使IL的圆底烧瓶装有800克合成的4. 5%的DAS溶液，然后将蒸馏头附接至该烧瓶。在大气压下蒸馏烧瓶的内容物，67克残留物(底部残留物液体)留在烧瓶中。该底部残 留物液体包含约45%的水。对馏出物的氨分析表明，第一蒸馏循环去除氨的约29%，形成摩尔比为42/58的DAS和MAS的混合物。然后，将残留物(底部残留物液体)从烧瓶移走，放置在配备有水浴的烧杯中。伴随着搅拌使烧杯内容物冷却至20°C。一旦残留物达到20°C，利用少量的MAS晶体作为晶种且搅拌30分钟。然后使水浴的温度降低至15°C，保持30分钟。然后水浴的温度降低至10°C，保持30分钟。然后水浴的温度降低至5°C，保持30分钟，最终水浴的温度降低至0°C，保持30分钟。接着，使用预冷却的烧结玻璃过滤漏斗和真空瓶，快速过滤浆液(由固态部分和液态部分组成)。在真空炉中干燥固体，产生13. 9克干燥的MAS固体。然后将母液(液态部分，47. 2克)与800克合成的4. 5%的DAS溶液混合，蒸懼，留下86. 6克残留物(底部残留物液体)。在第二次蒸馏(即，母液回收流程)中，从当前的全部量的DAS除去氨的大约28%。然后，将残留物(底部残留物液体)以类似的方式进行冷却(结晶)。然而，溶液在46°C时变得混浊，因此，其在46°C下加入晶种且边搅拌边缓慢冷却至室温过夜。第二天，使温度以5°C的下降量缓慢斜降至0°C。用与之前一样的方式将浆液(固态部分和液态部分)过滤，使固体干燥，产生23. 5克MAS固体。这相当于在被蒸馏的800克新鲜DAS溶液中回收约75%的SA对应物。从第一循环中回收的固体为95%的MAS (约5%的水)。在第二循环中，固体为97%的MAS (约3%的水)。来自第二循环的母液含有28. 8%的SA对应物(即作为SA盐)。实施例3该实施例阐明冷却后的蒸馏的底部残留物的固态部分中不含酰胺和酰亚胺。IL的圆底烧瓶装有800克合成的4. 5%的DAS溶液。该烧瓶配备有五塔板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。将懼出物收集在冰冷的接收器中。利用加热套加热烧瓶的内容物，且利用磁力搅拌器搅拌。蒸馏烧瓶的内容物，得到721. I克的顶部馏出物和位于烧瓶中的72. 2克液体残留物(即蒸馏的底部残留物)。用滴定法测量氨水馏出物，得出O. 34%的氨含量(即，DAS的约55%转化成MAS)。接着，将热的蒸馏底部残留物(约47%的DAS和MAS的盐溶液)放置在125毫升的爱伦美氏烧瓶中，边搅拌边缓慢冷却至室温过夜。第二天早晨，伴随着搅拌，将混浊的溶液冷却至15°C且保持60分钟，接着冷却至10°C且保持60分钟，最后冷却至5°C且保持60分钟。过滤产生的白色浆液，得到12. 9克湿晶体和55. 3克母液。将该晶体溶解在25. 8克蒸馏水中。对晶体溶液的HPLC分析表明，没有检测到酰胺或酰亚胺。然而，对母液的HPLC分析显示了痕量的琥珀酰胺酸，但未检测到琥珀酰胺或琥珀酰亚胺。实施例4该实施例制备了冷却的蒸馏底部残留物的固态部分，该固态部分主要由MAS组成且基本上不含DAS。IL的三颈圆底烧瓶安装有加料漏斗和I”五塔板奥尔德肖柱(l”fiVe trayOldershaw column),该奥尔德肖柱的顶部具有蒸懼头。冰冷式接收器用于收集懼出物。使烧瓶装有800克合成的4. 5%的DAS溶液。利用加热套加热烧瓶的内容物，且利用磁力搅拌器进行搅拌。开始蒸馏。当蒸馏发生时，将额外的1600克4. 5%的DAS溶液以与馏出物移出相同的速率缓慢添加至烧瓶内。总计2135克馏出物作为顶部馏出物。馏出物的滴定法测量表明顶部馏出物为O. 33%的氨溶液。将热的水性的蒸馏底部残留物(253. 8g)从烧瓶中移出且放置在爱伦美氏烧瓶中。边搅拌边将蒸馏底部残留物缓慢冷却至室温过夜。向烧瓶的内容物中加入晶种，且搅拌30分钟。然后将浆液冷却至15°C且保持60分钟，然后将浆液冷却至10°C且保持60分钟，最终将浆液冷却至5°C且保持60分钟，所有冷却过程伴随 有搅拌。将浆液冷过滤,且利用冷(约5°C)的20%的氯化钠溶液的约20g的部分将固体(即固态部分)洗涤三次以移除母液(即液态部分)。向滤饼抽吸几分钟空气以尽可能多地除去液体。然后在真空炉中在75°C下将固体干燥I小时，产生7. 2克的白色晶体。对固体的碳和氮的分析表明，碳与氮的原子比为4. 06(8卩，氨与SA的比率为I. 01，或有约99%的MAS)。认为未得到比率I. 00是由于对固体的不彻底洗涤。实施例5该实施例阐明了溶剂对氨从DAS水溶液排出的影响。第5个实验为对照实验，其中不存在溶剂。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。该奥尔德肖段的顶部具有蒸馏头。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、测试的溶剂、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中。表I
权利要求
1.一种用于从含有琥珀酸二铵DAS的澄清的发酵液制备琥珀酸一铵MAS的方法，所述方法包括 (a)蒸馏所述发酵液以形成包含水和氨的顶部馏出物以及包含MAS、至少一些DAS和重量百分比至少为约20%的水的液态底部残留物； (b)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加至所述底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有DAS的液态部分和基本上不含有DAS的含有MAS的固态部分的温度和组成； (c)将所述固态部分从所述液态部分中分离出；以及 Cd)回收所述固态部分。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，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，其中，在氨分离溶剂存在下或在水共沸溶剂存在下对所述发酵液进行蒸馏，所述氨分离溶剂为选自二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜、聚乙二醇(PEG)、Y-丁内酯、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚和甲基乙基酮(MEK)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、环己烷和庚烷的至少一种。
4.根据权利要求I所述的方法，还包括将水从所述液态底部残留物中除去，以增大所述液态底部残留物中的MAS的浓度。
5.根据权利要求I所述的方法，其中，使所述底部残留物冷却包括在第一阶段中在50°C至70°C下使所述液态底部残留物冷却、在第二阶段中在30°C至50°C下使所述液态底部残留物冷却以及在第三阶段中在10°C至30°C下使所述液态底部残留物冷却。
6.一种用于从含有DAS的澄清的发酵液制备琥珀酸SA的方法，所述方法包括 (a)蒸馏所述发酵液以形成包含水和氨的第一顶部馏出物以及包含MAS、至少一些DAS和重量百分比为至少约20%的水的第一液态底部残留物； (b)使所述第一底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加至所述第一底部残留物中，以得到足以使所述第一底部残留物分离成含有DAS的第一液态部分和基本上不含有DAS的含有MAS的第一固态部分的温度和组成； (c)从所述第一液态部分分离出所述第一固态部分； Cd)回收所述第一固态部分； Ce)使所述第一固态部分溶解在水中以制备MAS水溶液； Cf)在足以形成包括水和氨的第二顶部馏出物以及包括大部分的SA、少部分的MAS和水的第二底部残留物的温度和压力下，蒸馏所述MAS水溶液； (g)使所述第二底部残留物冷却和/或蒸发以使所述第二底部残留物分离成第二液态部分与第二固态部分，所述第二固态部分主要由SA组成且基本上不含有MAS ； (h)从所述第二液态部分分离出所述第二固态部分；以及 (i)回收所述第二固态部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一固态部分和所述第二固态部分基本上不含有琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，在氨分离溶剂存在下或在水共沸溶剂存在下对所述发酵液和/或所述MAS溶液进行蒸馏，所述氨分离溶剂为选自二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜、聚乙二醇(PEG)、Y-丁内酯、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚和甲基乙基酮(MEK)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、环己烷和庚烷的至少一种。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括将水从所述第一液态底部残留物中除去以增大所述第一液态底部残留物中的MAS的浓度，以及将水从所述第二液态底部残留物中除去以增大所述第二液态底部残留物中的SA的浓度。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，使所述底部残留物冷却包括在第一阶段中在50°C至70°C下使所述液态底部残留物冷却、在第二阶段中在30°C至50°C下使所述液态底部残留物冷却以及在第三阶段中在10°C至30°C下使所述液态底部残留物冷却。
11.一种用于从含有MAS的澄清的发酵液制备MAS的方法，所述方法包括 Ca)可选地，根据所述发酵液的pH，将MAS、DAS、SA、NH3和NH4+中的至少一种添加到所述发酵液中； (b)蒸馏所述发酵液以形成包括水和可选地包括氨的顶部馏出物以及包括MAS、至少一些DAS和重量百分比为至少约20%的水的液态底部残留物； (c)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有DAS的液态部分和基本上不含有DAS的含有MAS的固态部分的温度和组成； Cd)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及 Ce)回收所述固态部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述固态部分基本上不含有琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，在氨分离溶剂存在下或在水共沸溶剂存在下对所述发酵液进行蒸馏，所述氨分离溶剂为选自二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜、聚乙二醇(PEG)、Y-丁内酯、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚和甲基乙基酮(MEK)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、环己烷和庚烷的至少一种。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括将水从所述液态底部残留物中除去，以增大所述液态底部残留物中的MAS的浓度。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，使所述底部残留物冷却包括在第一阶段中在50°C至70°C下使所述液态底部残留物冷却、在第二阶段中在30°C至50°C下使所述液态底部残留物冷却以及在第三阶段中在10°C至30°C下使所述液态底部残留物冷却。
16.一种用于从含有MAS的澄清的发酵液制备SA的方法，所述方法包括 Ca)可选地，根据所述发酵液的pH，将MAS、DAS、SA、NH3和NH4+中的至少一种添加到所述发酵液中； (b)蒸馏所述发酵液以形成包括水和可选地包括氨的第一顶部馏出物以及包括MAS、至少一些DAS和重量百分比为至少约20%的水的第一液态底部残留物； (c)使所述第一底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述第一底部残留物中，以得到足以使所述第一底部残留物分离成含有DAS的第一液态部分和基本上不含有DAS的含有MAS的第一固态部分的温度和组成； Cd)从所述第一液态部分分离出所述第一固态部分； Ce)将所述第一固态部分溶解在水中以制备MAS的水溶液； Cf)在足以形成包括水和氨的第二顶部馏出物以及包括大部分的SA、少部分的MAS和水的第二底部残留物的温度和压力下，蒸馏所述MAS的水溶液； (g)使所述第二底部残留物冷却和/或蒸发，以使所述第二底部残留物分离成第二液态部分与第二固态部分，所述第二固态部分主要由SA组成且基本上不含有MAS ； (h)从所述第二液态部分分离出所述第二固态部分；以及 (i)回收所述第二固态部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一固态部分和所述第二固态部分基本上不含有琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，在氨分离溶剂存在下或在水共沸溶剂存在下对所述发酵液和/或所述MAS溶液进行蒸馏，所述氨分离溶剂为选自二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜、聚乙二醇(PEG)、Y-丁内酯、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚和甲基乙基酮(MEK)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、环己烷和庚烷的至少一种。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括将水从所述第一液态底部残留物中除去，以增大所述第一液态底部残留物中的MAS的浓度，以及将水所述第二液态底部残留物中除去，以增大所述第二液态底部残留物中的SA的浓度。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，使所述底部残留物冷却包括在第一阶段中在50°C至70°C下使所述液态底部残留物冷却、在第二阶段中在30°C至50°C下使所述液态底部残留物冷却以及在第三阶段中在10°C至30°C下使所述液态底部残留物冷却。
21.一种用于从含有DAS的澄清的发酵液制备MXS的方法，其中X为NH4+、Na+和K+中的至少一种，所述方法包括 (a)蒸馏所述发酵液以形成包括水和氨的顶部馏出物以及包括MXS、至少一些DYS和重量百分比为至少约20%的水的液态底部残留物，其中DYS包括DAS以及琥珀酸二钠(DNaS)和琥珀酸二钾(DKS)中的至少一种； (b)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有DYS的液态部分和基本上不含有DYS的含有MXS的固态部分的温度和组成； (c)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及 Cd)回收所述固态部分。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述固态部分基本上不含有琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，在氨分离溶剂存在下或在水共沸溶剂存在下对所述发酵液进行蒸馏，所述氨分离溶剂为选自二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜、聚乙二醇(PEG)、Y-丁内酯、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚和甲基乙基酮(MEK)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、环己烷和庚烷的至少一种。
24.根据权利要求21所述的方法，还包括将水从所述液态底部残留物中除去，以增大所述液态底部残留物中的MXS的浓度。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，使所述底部残留物冷却包括在第一阶段中在50°C至70°C下使所述液态底部残留物冷却、在第二阶段中在30°C至50°C下使所述液态底部残留物冷却以及在第三阶段中在10°C至30°C下使所述液态底部残留物冷却。
26.一种用于从含有MXS的澄清的发酵液制备MXS的方法，其中X为NH4+、Na+和K+中的至少一种，所述方法包括 Ca)可选地，根据所述发酵液的pH，将SA、NH3>NH4\Na+和K+中的至少一种添加到所述发酵液中； (b)蒸馏所述发酵液以形成包括水和可选地包括氨的顶部馏出物以及包括MXS、至少一些DYS和重量百分比为至少约20%的水的液态底部残留物，其中，DYS包括DAS和琥珀酸二钠DNaS和琥珀酸二钾DKS中的至少一种； (c)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有DYS的液态部分和基本上不含有DYS的含有MXS的固态部分的温度和组成； Cd)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及 Ce)回收所述固态部分。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述固态部分基本上不含有琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，在氨分离溶剂存在下或在水共沸溶剂存在下对所述发酵液进行蒸馏，所述氨分离溶剂为选自二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜、聚乙二醇(PEG)、Y-丁内酯、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚和甲基乙基酮(MEK)的至少一种，所述水共沸溶剂选自甲苯、二甲苯、甲基环己烷、甲基异丁基酮、己烷、环己烷和庚烷的至少一种。
29.根据权利要求26所述的方法，还包括将水从所述液态底部残留物中除去，以增大所述液态底部残留物中的MXS的浓度。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，使所述底部残留物冷却包括在第一阶段中在50°C至70°C下使所述液态底部残留物冷却、在第二阶段中在30°C至50°C下使所述液态底部残留物冷却以及在第三阶段中在10°C至30°C下使所述液态底部残留物冷却。
31.一种用于从含有DAS的澄清的发酵液制备琥珀酸镁MgS的方法，所述方法包括 (a)蒸馏所述发酵液以形成包括水和氨的顶部馏出物以及包括MgS、至少一些DYS和重量百分比为至少约20%的水的液态底部残留物，其中，DYS包括DAS和MgS ； (b)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有DAS和MgS的液态部分和基本上不含有DYS的含有MgS的固态部分的温度和组成； (c)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及 Cd)回收所述固态部分。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述固态部分基本上不含有琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，在氨分离溶剂存在下或在水共沸溶剂存在下对所述发酵液进行蒸馏，所述氨分离溶剂为选自二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜、聚乙二醇(PEG)、Y-丁内酯、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚和甲基乙基酮(MEK)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、环己烷和庚烷的至少一种。
34.根据权利要求31所述的方法，还包括将水从所述液态底部残留物中除去，以增大所述液态底部残留物中的MgS的浓度。
35.根据权利要求31所述的方法，其中，使所述底部残留物冷却包括在第一阶段中在50°C至70°C下使所述液态底部残留物冷却、在第二阶段中在30°C至50°C下使所述液态底部残留物冷却以及在第三阶段中在10°C至30°C下使所述液态底部残留物冷却。
36.一种用于从含有MAS的澄清的发酵液制备MgS的方法，所述方法包括 Ca)可选地，根据所述发酵液的pH，将SA、NH3、NH4+和Mg2+中的至少一种添加到所述发酵液中； (b)蒸馏所述发酵液以形成包括水和可选地包括氨的顶部馏出物以及包括MgS、至少一些MAS和重量百分比为至少约20%的水的液态底部残留物； (c)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物分离成含有MAS的液态部分和基本上不含有MAS的含有MgS的固态部分的温度和组成； Cd)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及 Ce)回收所述固态部分。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述固态部分基本上不含有琥珀酰胺酸、琥珀酰胺和琥珀酰亚胺。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，在氨分离溶剂存在下或在水共沸溶剂存在下对所述发酵液进行蒸馏，所述氨分离溶剂为选自二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、亚砜、酰胺、砜、聚乙二醇(PEG)、Y-丁内酯、丁氧基三乙二醇、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、醚和甲基乙基酮(MEK)的至少一种，所述水共沸溶剂选自甲苯、二甲苯、甲基环己烷、甲基异丁基酮、己烷、环己烷和庚烷的至少一种。
39.根据权利要求36所述的方法，还包括将水从所述液态底部残留物中除去，以增大所述液态底部残留物中的MgS的浓度。
40.根据权利要求36所述的方法，其中，使所述底部残留物冷却包括在第一阶段中在50°C至70°C下使所述液态底部残留物冷却、在第二阶段中在30°C至50°C下使所述液态底部残留物冷却以及在第三阶段中在10°C至30°C下使所述液态底部残留物冷却。
全文摘要
用于从含有琥珀酸二铵(DAS)的澄清的发酵液或从含有琥珀酸一铵(MAS)的澄清的发酵液制备琥珀酸一铵(MAS)和/或琥珀酸(SA)的方法包括(a)蒸馏所述发酵液以形成包括水和可选地包括氨的顶部馏出物以及包括MAS或SA的液态底部残留物；(b)使所述底部残留物冷却和/或蒸发，以及可选地将反溶剂添加到所述底部残留物中，以得到足以使所述底部残留物制备与液态部分接触的含有MAS或SA的固态部分的温度和组成；(c)从所述液态部分中分离出所述固态部分；以及(d)回收所述固态部分。
文档编号C07C55/10GK102918017SQ201180026084
公开日2013年2月6日 申请日期2011年3月18日 优先权日2010年3月26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