一種發酵生產長鏈二元酸的方法技術

一種發酵生產長鏈二元酸的方法，其特征在于：所述發酵的菌體生長期的pH為3.0以上，優選3.5～6.5；所述發酵的轉化期的pH為7.0以下，優選4.0～6.8，更優選5.0～6.5；發酵結束后使用氨水、液氨或氨氣控制長鏈二元酸發酵液的pH值為7.0以上，得到含有長鏈二元酸銨鹽的發酵液，經膜過濾，酸化，固液分離，提取長鏈二元酸。在保有較高長鏈二元酸產品收率的前提下，有效降低了發酵生產過程中堿液的消耗量，從而降低了最終溶液中無機鹽的含量，而且銨鹽溶液可以進一步濃縮形成化肥、或者直接進入污水處理廠，大大減輕了污水處理壓力。

A Fermentation Method for Producing Long Chain Dibasic Acids

【技術實現步驟摘要】
一種發酵生產長鏈二元酸的方法
本專利技術涉及一種生產長鏈二元酸的方法。具體地說，本專利技術涉及一種發酵生產長鏈二元酸的方法。
技術介紹
長鏈二元酸是一系列合成材料的基礎單體原料，長鏈二元酸及其衍生單體可以用于生產尼龍、聚碳酸酯、粉末涂料、香料、熱熔膠、特種潤滑劑等，是合成香料、工程塑料、耐寒增塑劑、高級潤滑油和聚酰胺熱熔膠等產品的重要原料。在長鏈二元酸的制備過程中，通常在反應液中先形成長鏈二元酸鹽，需對含長鏈二元酸鹽的反應液進行一系列的處理以獲得長鏈二元酸產品。在生物發酵法生產長鏈二元酸的過程中，發酵結束后的發酵液中除了包含長鏈二元酸鹽以外，還包含菌體以及其它雜質，如殘留烷烴或脂肪酸及其鹽。需要對發酵液進行處理以獲得長鏈二元酸。目前從發酵液中獲得長鏈二元酸的方法包括先進行除菌、脫色、酸化、過濾等預處理獲得初級產品，然后進一步進行重結晶、脫色、洗滌等處理，以獲得成品。針對不同的應用領域，市場上需要不同規格的長鏈二元酸。如長鏈二元酸粗品可以應用在香料等領域，但應用在聚合物領域的一般均需要溶劑結晶工藝得到的純度更高的產品。中國專利申請CN200410018255.7中給出了一種正長鏈二元酸的生產方法，其中將發酵液進行陶瓷膜過濾除菌體、活性炭脫色、無機酸酸化、板框過濾、溶劑結晶等一系列處理，以得到二元酸產品。這種處理方法中含有陶瓷膜過濾工藝，但該工藝條件存在以下缺點：長鏈二元酸發酵結束后，需要用大量燒堿調節pH，形成長鏈二元酸鈉鹽。經過陶瓷膜過濾以后，用硫酸中和，得到長鏈二元酸沉淀和大量的硫酸鈉溶液。硫酸鈉溶液處理困難，現有的環保法規不容許排入自然界中，只能通過蒸發干燥，形成大量低品質的硫酸鈉固體，堆積存放。堿和酸的投入，一方面，增加了生產成本，另一方面，酸堿成鹽，鹽的存在增加了后處理工藝的人力和物力成本，且除鹽工藝復雜度很高，處理不當則對環境有很不利的影響，也對長鏈二元酸的生產造成很大的阻礙。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種發酵生產長鏈二元酸的方法，提供了一種長鏈二元酸堿化過程的新工藝，在保有較高長鏈二元酸產品收率的前提下，有效地降低了污水處理壓力，簡化除鹽工藝，更利于工業放大生產。本專利技術所要解決的技術問題可以通過以下實施方案得以解決，本技術方案至少包括以下幾個步驟：所述發酵的菌體生長期的pH為3.0以上，優選3.5～6.5；所述發酵的轉化期的pH為7.0以下，優選4.0～6.8，更優選5.0～6.5；發酵結束后使用氨水、液氨或氨氣控制長鏈二元酸發酵液的pH值為7.0以上，得到含有長鏈二元酸銨鹽的發酵液，經膜過濾，酸化，固液分離，提取長鏈二元酸。優選的，在所述發酵過程中，當稀釋30倍后的菌體光密度OD620為0.5以上時，控制所述發酵體系的pH為7.0以下，優選4.0～6.8，更優選為5.0～6.5。優選的，所述發酵的底物包括烷烴，優選C9～C22的正烷烴，更優選包括C9～C18的正烷烴，最優選包括C10、C11、C12、C13、C14、C15或C16的正烷烴。優選的，所述長鏈二元酸包括C9-C18的長鏈二元酸；優選包括壬二酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸或9-烯-十八碳二酸中的任意一種。優選的，發酵結束后使用氨水、液氨或氨氣控制長鏈二元酸發酵液的pH值為7.5以上；更優選8.5以上。優選的，所述含有長鏈二元酸銨鹽的發酵液是以銨鹽為主的長鏈二元酸混合鹽發酵液，其中銨鹽的含量在60％以上；優選在70％以上；更優選在80％以上；所述含量是銨鹽與長鏈二元酸的摩爾比。優選的，所述膜過濾時使用的過濾膜包括無機膜或有機膜；優選陶瓷膜、中空纖維膜或板式膜；進而優選模芯孔徑為0.05-0.2微米的陶瓷膜或分子量在5-10萬的中空纖維膜；優選使用陶瓷膜進行膜過濾時，膜過濾溫度為45-60℃，膜前壓力為0.2-0.4MPa。優選的，所述酸化時使用的酸包括無機酸和/或有機酸；所述無機酸的加入量，以溶液的終點pH為準，酸化的終點pH低于5，更優選終點pH低于4.0；所述有機酸的加入量以發酵液溶液的終點pH為準，酸化的終點pH低于5.5，更優選終點pH低于5.0。優選的，所述固液分離包括板框過濾或/和離心分離。優選的，所述步驟還包括對含有長鏈二元酸銨鹽的發酵液進行脫色處理；優選的，所述脫色為使用活性炭進行脫色，活性炭的加量相對于溶液中含有的長鏈二元酸的量為0.1-5wt％。優選的，收集膜過濾后的含有菌體的雜質備用；提取膜過濾后的膜清液進行酸化處理，獲得含有長鏈二元酸沉淀的銨鹽溶液，固液分離后，提取剩余的銨鹽溶液，對所述銨鹽溶液進行濃縮結晶或濃縮到銨鹽含量為35-50wt％，收集濃縮結晶后的固體銨鹽或者濃縮后的銨鹽溶液。本專利技術還提供了一種所述的發酵生產長鏈二元酸的方法獲得的固體銨鹽或者濃縮后的銨鹽溶液在肥料中的應用。本專利技術還提供了一種所述的發酵生產長鏈二元酸的方法獲得的含有菌體的雜質與濃縮結晶后的固體銨鹽或者濃縮后的銨鹽溶液在肥料中的應用。本專利技術的優越性在于，根據本專利技術所述的發酵生產長鏈二元酸的方法減少了長鏈二元酸生產過程中的酸堿消耗，大幅度降低了長鏈二元酸生產過程中的無機鹽污染，且發酵過程中產生的其他產物可以作為化肥原料使用，為長鏈二元酸的工業擴大生產奠定了堅實的基礎。具體實施方式下面通過實施例對本專利技術進行詳細說明，以使本專利技術的特征和優點更清楚，但本專利技術不局限于本文中列出的實施例。本專利技術提供了一種發酵生產長鏈二元酸的方法：所述發酵的菌體生長期的pH為3.0以上，優選3.5～6.5；所述發酵的轉化期的pH為7.0以下，優選4.0～6.8，更優選5.0～6.5；發酵結束后使用氨水、液氨或氨氣控制長鏈二元酸發酵液的pH值為7.0以上，得到含有長鏈二元酸銨鹽的發酵液，經膜過濾，酸化，固液分離，提取長鏈二元酸。發酵：本專利技術的長鏈二元酸的生產方法包括菌體生長期和發酵轉化期(產酸期)。在根據本專利技術的長鏈二元酸的生產方法的一個優選實施方式中，具體而言，菌體生長期發酵體系的pH值可以為：3，3.1，3.2，3.3，3.4，3.5，3.6，3.7，3.8，3.9，4.0，4.1，4.2，4.3，4.4，4.5，4.6，4.7，4.8，4.9，5.0，5.1，5.2，5.3，5.4，5.5，5.6，5.7，5.8，5.9，6.0，6.1，6.2，6.3，6.4，6.5，6.6，6.7，6.8，6.9，7.0。在根據本專利技術的長鏈二元酸的生產方法的一個優選實施方式中，具體而言，轉化期發酵體系的pH值可以為：3，3.1，3.2，3.3，3.4，3.5，3.6，3.7，3.8，3.9，4.0，4.1，4.2，4.3，4.4，4.5，4.6，4.7，4.8，4.9，5.0，5.1，5.2，5.3，5.4，5.5，5.6，5.7，5.8，5.9，6.0，6.1，6.2，6.3，6.4，6.5，6.6，6.7，6.8，6.9，7.0。在根據本專利技術的長鏈二元酸的生產方法的一個優選實施方式中，發酵時，當菌體光密度(OD620)大于0.5(稀釋30倍)時，控制發酵體系的pH為7.0以下，優選4.0-6.8，更優選為5.0-6.5。在根據本專利技術的長鏈二元酸的生產方法的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種發酵生產長鏈二元酸的方法，其特征在于：所述發酵的菌體生長期的pH為3.0以上，優選3.5～6.5；所述發酵的轉化期的pH為7.0以下，優選4.0～6.8，更優選5.0～6.5；發酵結束后使用氨水、液氨或氨氣控制長鏈二元酸發酵液的pH值為7.0以上，得到含有長鏈二元酸銨鹽的發酵液，經膜過濾，酸化，固液分離，提取長鏈二元酸。

【技術特征摘要】
1.一種發酵生產長鏈二元酸的方法，其特征在于：所述發酵的菌體生長期的pH為3.0以上，優選3.5～6.5；所述發酵的轉化期的pH為7.0以下，優選4.0～6.8，更優選5.0～6.5；發酵結束后使用氨水、液氨或氨氣控制長鏈二元酸發酵液的pH值為7.0以上，得到含有長鏈二元酸銨鹽的發酵液，經膜過濾，酸化，固液分離，提取長鏈二元酸。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述發酵過程中，當稀釋30倍后的菌體光密度OD620為0.5以上時，控制所述發酵體系的pH為7.0以下，優選4.0～6.8，更優選為5.0～6.5。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述發酵的底物包括烷烴，優選C9～C22的正烷烴，更優選包括C9～C18的正烷烴，最優選包括C10、C11、C12、C13、C14、C15或C16的正烷烴。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述長鏈二元酸包括C9-C18的長鏈二元酸；優選包括壬二酸、癸二酸、十一碳二元酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸、十四碳二元酸、十五碳二元酸、十六碳二元酸、十七碳二元酸、十八碳二元酸或9-烯-十八碳二酸中的任意一種。5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，發酵結束后使用氨水、液氨或氨氣控制長鏈二元酸發酵液的pH值為7.5以上；更優選8.5以上。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有長鏈二元酸銨鹽的發酵液是以銨鹽為主的長鏈二元酸混合鹽發酵液，其中銨鹽的含量在60％以上；優選在70％以上；更優選在80％以上；所述含量是銨鹽與長鏈二元酸的摩爾比。7.根據權利要求1所述的方法，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦兵兵，李乃強，楊晨，徐敏，郝英利，劉修才，
申請(專利權)人：上海凱賽生物技術研發中心有限公司，凱賽生物產業有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31