CN109574802A - 一种从发酵液中分离1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物工程技术领域，提供了一种从发酵液中分离1,3‑丙二醇、乙酸和丁酸的方法。该方法为：发酵液经微滤、超滤得到发酵清液，除去几乎全部菌体和大部分杂蛋白；将发酵清液浓缩，除去部分水分；用酸将浓缩液调节至酸性，过滤除去沉淀物；采用疏水性有机溶剂萃取上清液中的乙酸和丁酸，碱或碱性无机盐溶液反萃取萃取液中的有机酸，萃余液进行精馏，回收1,3‑丙二醇。本方法操作简单、回收率高，解决了1,3‑丙二醇与副产物难以分离、成本高的问题，是一种很有工业应用前景的分离方法。

Description

一种从发酵液中分离1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的方法

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及微生物发酵液的分离技术，特别涉及到从发酵液中分离提取1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的方法。

背景技术

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料，可用于溶剂、涂料、化妆品、医药和动物饲料等多个行业。由于分子中带有两个羟基官能团，可作为单体参与多种缩聚反应合成聚酯、聚醚和聚氨酯等，其中与对苯二甲酸合成的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)具有不易产生静电、良好的回弹性、耐污性以及生物可降解性等优点，在纤维和工程塑料等行业有巨大的应用前景。

目前，伴随着生物柴油的生产会产生大量的副产品粗甘油，通过微生物发酵将其转化成1,3-丙二醇，不仅避免资源的浪费，减少废物排放，而且生产高附加值产品，实现“变废为宝”。自然界能够转化甘油发酵生产1,3-丙二醇的微生物包括克雷伯肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)、巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum)、丁酸梭菌(Clostridium butyricum)、拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)等，其中克雷伯肺炎杆菌和丁酸梭菌具有良好的底物耐受性、较高的转化率和生产强度等，受到的关注最多。克雷伯肺炎杆菌是条件致病菌，且发酵液中副产物较多，如2,3-丁二醇、乙酸、乙醇、乳酸、琥珀酸、柠檬酸、甲酸等，产物分离困难，而丁酸梭菌是益生菌，发酵副产物只有乙酸和丁酸，因此具有更好的工业化应用前景。

尽管微生物发酵法生产1,3-丙二醇有诸多优点，但下游的分离提取还面临着诸多困难。1,3-丙二醇亲水性强，沸点高(214℃)；发酵液中1,3-丙二醇的浓度低，通常约为7～8.5％(w/w)；发酵液中成分复杂，不仅包括蛋白质、多糖、核酸等生物大分子，还含有无机盐、有机盐、残存甘油、色素等小分子物质，在下游分离纯化过程中，盐与蛋白的相互作用会导致精馏过程无法正常进行。这些问题使得1,3-丙二醇的分离成本较高，阻碍了其大规模生产应用。

为了解决1,3-丙二醇发酵液下游分离困难的问题，各国研究者对不同的分离工艺进行了探究。CN105712842A公布了一种发酵液中1,3-丙二醇的分离提取方法，通过向发酵液中加入芳香醛类物质和催化剂，将1,3-丙二醇转化成缩醛类物质，分离上相，然后经过浓缩除去未反应的芳香醛类溶剂和残余水分，向浓缩液中添加纯水和水解催化剂，使1,3-丙二醇转移到水相，最后精馏得到1,3-丙二醇产品。虽然反应萃取能提高1,3-丙二醇的分配系数和回收率，但是发酵液中含有其它复杂的成分导致多种副反应伴随发生，同时催化剂也容易失活，给循环使用带来困难。电渗析可以脱盐，有利于进行反应萃取，然而能耗高，膜易污染且清洗频繁，工业上分离成本过高。

CN1816629A公开了一种生物基1,3-丙二醇的纯化方法，其基本过程包括：(1)将发酵液经过微滤、超滤、纳滤除去分子量大于200道尔顿的分子；(2)将步骤(1)得到的过膜液经过多级离子交换除去小分子离子，然后蒸馏脱水得到浓缩液；(3)将步骤(2)中的浓缩液进行氢化或硼氢化，将与1,3-丙二醇沸点相近的杂质转化为可在后续蒸馏中分离的化合物；(4)将步骤(3)中的1,3-丙二醇溶液经多级蒸馏得到1,3-丙二醇纯品。其操作过程较为繁琐，特别是树脂吸附量较小，需要频繁清洗再生，该方法所用的发酵液是基因工程菌发酵，其中1,3-丙二醇浓度较高(135g/L)，自然菌种发酵很难达到这种效果。

Zeng An-Ping等(Bioprocess Biosyst Eng(2015)38:575-586)利用分离的巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum K1)，以粗甘油为原料经发酵获得1,3-丙二醇发酵液，然后依次经过超滤、蒸馏、一级精馏和二级精馏得到纯度为99％的1,3-丙二醇馏分。但该工艺原料粗甘油需要蒸馏除杂，增加了能耗，在发酵过程中用氨水代替氢氧化钠调节发酵液pH，由于铵盐加热时易分解挥发，减少了下游分离过程盐的输入量，但由于氨水能够抑制菌体生长，导致1,3-丙二醇浓度不高，同样增加了分离的成本。

目前，以上方法大多数都停留在实验室小试或中试阶段，工业化生产尚有困难，从发酵液中高效获得1,3-丙二醇及副产物的分离工艺仍然需要进一步的研究。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前发酵液中1,3-丙二醇难以提取分离，副产物回收困难、分离成本高的问题，提供一种提取分离发酵液中1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的新方法。

为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

一种从发酵液中分离1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的方法，包括以下步骤：

(1)1,3-丙二醇发酵液经微滤、超滤得到1,3-丙二醇发酵清液，发酵清液再经蒸馏浓缩，得浓缩发酵液，pH调节至3.0～5.0，过滤，得固体沉淀和上清液；

(2)向步骤(1)得到的上清液中加入疏水性有机溶剂，进行萃取，得上相的萃取液和下相的萃余液；

(3)向步骤(2)得到的萃取液中加入碱溶液或碱性无机盐溶液，进行反萃取，下相的反萃取液经浓缩烘干得乙酸钠和丁酸钠的混合物；

(4)步骤(2)得到的萃余液经减压精馏，回收1,3-丙二醇。

在上述技术方案中，在步骤(1)中，所述1,3-丙二醇发酵液经微滤、超滤，除去菌体和蛋白质等杂质，得到1,3-丙二醇发酵清液。其中，用于微滤的微滤膜的孔径为0.2μm以下，用于超滤的超滤膜的截留分子量为3000～5000Da。

在上述技术方案中，在步骤(1)中所述的1,3-丙二醇发酵液中1,3-丙二醇浓度为50～100g/L，乙酸浓度为6～15g/L，丁酸浓度为10～20g/L。

在上述技术方案中，在步骤(1)中所述的1,3-丙二醇发酵清液经蒸馏浓缩至1,3-丙二醇发酵液体积的10％～20％。

在上述技术方案中，在步骤(1)中所述的浓缩发酵液中添加无机酸来调节pH值，其中所述无机酸为硫酸、盐酸、硝酸或磷酸中的一种或多种,优选为硫酸。pH值优选为4.5。

在上述技术方案中，在步骤(2)中所述的疏水性有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基叔丁基醚或甲基异丁基甲酮中的一种，加入量为萃取体系体积的20％～50％。萃取可以是一级萃取，也可以是多级萃取或连续逆流萃取。

在上述技术方案中，在步骤(3)中，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，所述的碱性无机盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种。优选地，当在步骤(2)中使用的疏水性有机溶剂是乙酸乙酯或乙酸丁酯时，在步骤(3)中优选采用碱性无机盐溶液，进行反萃取。

在上述技术方案中，在步骤(3)中所述的萃取液中所含的丁酸和乙酸的总量与所加的碱或碱性无机盐的摩尔比为5:1～8，所述萃取液与碱溶液或碱性无机盐溶液的体积比为1～4:1。

在上述技术方案中，在步骤(4)中，减压精馏采用真空精馏的方法，真空度为0.094～0.096MPa，在精馏前向塔釜中加入甘油，加入量为萃余液体积的10％～30％。其中，所述甘油为纯的精甘油。收集103～115℃时的馏分，得1,3-丙二醇，在精馏过程中塔釜温度不超过180℃。

在上述技术方案中，将步骤(1)所述的蒸馏浓缩中得到的蒸馏水和在步骤(4)所述的减压精馏中得到的塔釜液用于微生物发酵生产1,3-丙二醇。发酵方式可采用批式、批式流加或连续发酵等方式。

在上述技术方案中，在步骤(1)中得到的固体沉淀中加入甲醇，搅拌，过滤，滤液经蒸馏回收甲醇，残余液合并至上清液中，用于步骤(2)的萃取。

本发明中，所述的1,3-丙二醇发酵液是指采用常规的生物转化法发酵生产1,3-丙二醇的发酵液，主要含有1,3-丙二醇、乙酸和丁酸，也可以含有少量甲酸、乳酸、琥珀酸和乙醇。优选，利用丁酸梭菌将甘油转化为1,3-丙二醇时的发酵液，该发酵液含有1,3-丙二醇、乙酸和丁酸。

本发明的有益效果：

本发明的方法，通过将带菌发酵液过滤、浓缩，得到浓缩液，向其中加入无机酸将pH调节为酸性，去除大量杂质，包括蛋白质、多糖、无机盐等，很好地解决了发酵液精馏操作过程中出现的产生大量泡沫、粘性物质析出的问题。通过利用疏水性有机溶剂萃取，不仅可以回收乙酸和丁酸，而且能够去除部分水溶性蛋白质，同样有利于精馏操作的进行。采用本发明的方法能够将在发酵液的分离过程中产生的副产物，如蒸馏浓缩中得到的水以及精馏中得到的塔釜液，直接作为发酵底物用于微生物发酵生产1,3-丙二醇，实现1,3-丙二醇的发酵和分离相衔接，可降低成本，同时，该方法操作简单、合理，使用的有机溶剂易回收利用，在分离1,3-丙二醇的同时能够得到副产物乙酸和丁酸，适用于工业化生产。采用本发明的方法分离1,3-丙二醇发酵液，乙酸、丁酸和1,3-丙二醇的回收率分别为35％～60％、74％～87％、和80％～87％，乙酸钠和丁酸钠的混合物中两种物质的含量分别为18％～20％、66％～70％，1,3-丙二醇的纯度为90.22％～99.5％。

附图说明

图1为用于1,3-丙二醇发酵和分离的工艺流程，其中，1为中和剂储罐；2A～2F为泵；3为粗甘油储罐；4为发酵罐；5为发酵液储罐；6为微滤器；7为微滤液储罐；8为超滤器；9为发酵清液缓冲罐；10A、10B为蒸发器；11为沉降罐；12为萃取罐；13为反萃罐；14为有机酸盐储罐；15为精甘油储罐；16为精馏塔；17为1,3-丙二醇储罐。

图2为pH对浓缩液中杂质去除的影响，其中图2A为对蛋白质去除的影响，图2B为对盐去除的影响。

图3为塔釜残余甘油和蒸馏水对丁酸梭菌批式发酵中发酵性能的影响，其中图3A为对微生物生长的影响，图3B为塔釜残余甘油和蒸馏水作培养基成分对产物形成的影响，图3C为粗甘油和自来水作培养基成分对产物形成的影响。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用的试剂等均可从化学或生物试剂公司购买。

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。

1.1,3-丙二醇发酵液的制备

1,3-丙二醇发酵液，是以常规方法制备得到的、含有1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的发酵液。

下述实施例的发酵液采用丁酸梭菌(Clostridium butyricum)的批式流加粗甘油发酵得到的，通过调整底物浓度或补料时间，得到含有适当组分含量的1,3-丙二醇发酵液，其中1,3-丙二醇(1,3-PD)、乙酸(HAc)和丁酸(BA)的浓度分别为50～100g/L、6～15g/L和10～20g/L。将1,3-PD发酵液经中空纤维膜过滤，除去菌体和部分蛋白，得发酵清液。

2.分析方法

在水溶液中，1,3-PD、HAc和BA含量采用高效液相色谱法进行检测。AminexHPX-87H色谱柱，300mm x7.8mm；流动相5mM硫酸；流速0.6mL/min，示差检测器在410nm处检测，进样量20μL，柱温65℃，检测时间23min。

在疏水性有机溶剂中，1,3-PD、HAc和BA含量采用气相色谱法进行检测，色谱条件为：BGB-174毛细管柱(30m×0.25mm I.D.0.25μm df)；FID检测器，检测器温度220℃；进样口温度210℃，分流比1:8；载气为高纯氮；采用外标法；进样量2μL。

菌体的测定采用分光光度法，650nm下测定浊度。蛋白质浓度测定采用考马斯亮蓝法。溶液盐浓度用电导率仪测定。

实施例1

从1,3-PD发酵液中分离1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的方法，其包括微滤、超滤-浓缩-酸性条件下沉淀-有机溶剂萃取-精馏的步骤，具体步骤如下：

1)将发酵液经微滤、超滤除去菌体和蛋白质等杂质，得到发酵清液；

2)将步骤1)得到的发酵清液经蒸馏浓缩脱水，得到浓缩发酵液；

3)向步骤2)得到的浓缩发酵液中添加无机酸，将pH调节为酸性，然后过滤，得到固体沉淀和上清液；

4)向步骤3)得到的固体沉淀中加入甲醇，搅拌、洗涤、过滤，将滤液蒸馏回收甲醇，残余液留用；

5)将步骤3)得到的上清液和步骤4)得到的残余液混合，向其中加入疏水性有机溶剂，上相的萃取液中含有乙酸和丁酸，下相的萃余液中含有1,3-丙二醇；

6)向步骤5)得到的萃取液中加入碱溶液或碱性无机盐溶液，反萃取乙酸和丁酸；

7)将步骤5)得到的萃余液通过减压精馏，回收1,3-丙二醇；

8)将步骤2)得到的蒸馏水和步骤7)的减压精馏中得到的塔釜液用于微生物发酵生产1,3-丙二醇。

上述方法可采用如图1所示的用于1,3-丙二醇发酵和分离的工艺流程，其中中和剂储罐和粗甘油储罐分别通过管道连接于发酵罐。发酵罐、发酵液储罐、微滤器、微滤液储罐、超滤器、发酵清液缓冲罐、蒸发器10A以及沉降罐依次通过管道相连接。萃取罐分别与沉降罐、蒸发器10B、反萃罐和精馏塔相连接；沉降罐与蒸发器10B相连接，反萃罐与有机酸盐储罐相连接，精馏塔分别与1,3-丙二醇储罐、精甘油储罐以及粗甘油储罐相连接。部分连接管道中配置泵2A～2F用于罐中液体的泵出。下面结合图1具体说明本发明的1,3-丙二醇的连续发酵分离过程：通过泵2A和2B将中和剂储罐中的中和剂(如氢氧化钠)和粗甘油储罐中的粗甘油泵入发酵罐中，在37℃、pH为7.0的条件下进行发酵；发酵结束后，将发酵液通过泵2C泵入发酵液储罐中，再经泵2D打入微滤器进行过滤，除去菌体和大分子蛋白质，微滤器装有微滤膜，如中空纤维滤膜，其孔径优选0.2μm以下；将微滤液储罐中的料液通过泵2E打入超滤器进行超滤，得发酵清液，超滤器装有超滤膜，如中空纤维滤膜，其截留分子量优选为3kD～5kD，在微滤器和超滤器中截留的如菌体，蛋白质等，分别循环回收至发酵液储罐和微滤液储罐，作为生物质排出罐外；发酵清液通过发酵清液缓冲罐再泵入蒸发器10A，进行蒸馏脱水浓缩，浓缩至发酵液体积的10％～20％，得浓缩发酵液；将浓缩发酵液送入沉降罐，向沉降罐中加入无机酸，如浓硫酸，将浓缩发酵液pH调节为酸性，优选调节至3.0～5.0，得到固体沉淀和上清液；向固体沉淀中加入甲醇清洗，以提高产品回收率，甲醇清洗液送入蒸发器10B，经蒸馏回收甲醇至沉降罐中，实现回收利用，残余液与上清液合并倒入萃取罐中；向萃取罐中加入疏水性有机溶剂(如乙酸丁酯)进行两级萃取，上相萃取液中含有乙酸和丁酸，萃余液主要包含1,3-丙二醇；将萃取液泵入反萃罐中，并加入适量的碱溶液或碱性无机盐溶液(如碳酸钠溶液)，反萃取乙酸和丁酸，使之转化成有机酸盐，进入下相的水相，水相经干燥机烘干可以得到乙酸钠和丁酸钠的混合物，储存于有机酸盐储罐；萃取罐中的萃余液送入精馏塔，通过减压精馏得到1,3-丙二醇，存储在1,3-丙二醇储罐中，精馏后的塔釜液与在蒸发器10A浓缩发酵液时得到的蒸馏水送回发酵罐用于发酵生产1,3丙二醇。另外，萃余液送入精馏塔的同时将精甘油也送入精馏塔一起进行精馏，这样得到的塔釜液，可直接送入发酵罐中进行发酵。

下述实施例2～7中，分别探讨在实施例1中各步骤的优选参数。

实施例2膜过滤

1,3-PD发酵液中1,3-PD、HAc、BA和甘油的浓度分别为87.97g/L、8.59g/L、16.62g/L、6.76g/L。

将5L发酵液分别以18mL/min、16mL/min的流速依次通过微滤膜和超滤膜，除掉发酵液中的99.90％的菌体和79.07％的蛋白质。向最后残余的带菌液中加入400mL水，再次过滤，重复三次，以减少产品损失。结果如表1所示。1,3-PD、HAc、BA和甘油的回收率分别为99.10％、98.82％、96.05％、75.52％。甘油的回收率较低可能是因为发酵液中存活的微生物将其利用而消耗。将过膜液和三次洗液混合得发酵清液。

表1.发酵液经膜过滤后主要产品的收率

实施例3浓缩

在真空度0.090～0.094MPa，水浴温度为40～65℃条件下将实施例1得到的发酵清液进行浓缩，浓缩到发酵液原体积的15.94％。随着水分不断蒸发，发酵液中盐类、醇类以及其它杂质浓度不断升高，使发酵液的沸点不断升高，因此水浴锅的温度最后需要调节到65℃，待发酵液中有固体物质析出时，停止浓缩。

在蒸馏操作中产品损失较小，1,3-PD、HAc、BA和甘油的回收率分别为98.06％、97.01％、98.01％、99.10％，蒸发的水中约含有不到1％的1,3-PD，这主要是因为浓缩后期蒸馏温度不断升高导致的。蒸馏水可以用于膜过滤后的洗膜操作以及重新用于发酵生产1,3-丙二醇的培养基。

实施例4pH沉淀

1.向实施例3得到的浓缩液中添加浓硫酸调节pH，pH范围为2～7，此时出现固体沉淀，进行固液分离后，测定上清液中的蛋白浓度和盐浓度，考察pH对浓缩液中蛋白质(图2A)和盐类(图2B)的去除效果。如图2A所示，在pH由7降低到2的过程中，浓缩液中蛋白质浓度呈现先降低、保持恒定、再升高的趋势，pH在3.5～4.5的范围内，蛋白浓度最低，表明浓缩液中大多数蛋白质的等电点在此区间。如图2B所示，随着pH的降低，浓缩液中盐浓度先降低再升高，其变化规律与蛋白质的相似。pH由7.0变为3.0的过程中，多数蛋白质达到等电点而析出(蛋白质同样是带电粒子，影响电导率)，此外，还有一部分盐类由离子态变为分子态，溶解度降低而结晶析出，使溶液电导率降低；继续降低pH，部分蛋白质因为远离等电点溶解在水中，使带电粒子浓度升高。pH在3.5～4.5范围内对杂质去除效果最好，考虑到较低pH对设备耐腐蚀性要求较高以及蛋白浓度对后期精馏操作影响较大，所以将pH 4.5视为最佳的除杂条件。

2.用浓硫酸将实施例3得到的浓缩液pH调节为4.5，在此过程中不断有沉淀析出，室温下静置10h，然后抽滤得到上清液。用300mL无水甲醇分三次清洗沉淀，将甲醇溶液蒸馏回收甲醇，将蒸馏瓶中的剩余溶液与上清液混合，进行后续分离。结果如表2所示，1,3-PD、HAc、BA和甘油的回收率分别为96.54％、90.61％、93.35％、97.10％，甲醇清洗沉淀可以减少4％左右的损失。同时盐和蛋白质的去除率分别为77.00％、56.95％，杂质去除效果明显。

表2.pH沉淀后主要产品的收率

将沉淀烘干至恒重，测其成分，含有2.0％的蛋白质、1.02％的多糖，其余是发酵液中剩余的盐类以及其它杂质。

实施例5乙酸和丁酸的萃取及反萃取

1.向实施例4得到的上清液中加入等体积乙酸丁酯进行两级萃取，萃取上清液中的有机酸，搅拌1h，混合均匀后在室温下静置10h，萃取结果如表3所示。HAc和BA的回收率分别为41.67％、87.89％，另外92.62％的1,3-PD和98.45％的甘油分配在水相中。经过两次萃取，12.0％的蛋白质被去除。

表3乙酸丁酯两级萃取后主要产品的收率

2.当用氢氧化钠反萃取乙酸丁酯溶液(萃取液)中的乙酸和丁酸时，反萃液中乙酸的回收率超过理论值，并且反萃溶液中出现丁醇，说明氢氧化钠可作为酯类水解的催化剂导致乙酸丁酯分解，因此选用碳酸钠代替氢氧化钠反萃取有机酸。取150mL乙酸丁酯溶液，加入75mL 0.74mol/L碳酸钠溶液，搅拌30min，分液漏斗中静置10h，取下相，旋蒸除水至成膏状，然后放在110℃的烘箱中烘干至恒重，得到乙酸钠和丁酸钠的混合物。检测丁酸钠纯度以及整个过程的回收率，如表4所示。

表4乙酸钠和丁酸钠的纯度以及回收率

实施例6精馏

将实施例5得到的萃余液泵入到精馏塔中，再向塔釜中加入200mL纯度为99％的精甘油，在真空度为0.094～0.096MPa的条件下进行精馏。收集塔顶温度为103～115℃时的1,3-PD馏分。在精馏过程中，控制塔釜温度在180℃以下，防止甘油发生聚合反应，难以回收利用。

精馏结束后，取出塔釜中的残液，向塔釜中添加一定量水，加热全回流30min，清洗塔中残余的产品。此步回收的1,3-PD包括塔顶馏分和两次清洗液中的1,3-PD，总的回收率为92.95％，其中塔顶馏分中1,3-PD的纯度为90.22％，其中未检测到乙酸和丁酸。损失的1,3-PD可能是由于与塔釜液中有机酸发生酯化反应以及残留在精馏塔柱中所导致。

实施例7塔釜残余甘油发酵实验

实施例6中精馏后得到的塔釜液中，HAc、BA、1,3-PD和甘油的浓度分别为40.23g/L、5.76g/L、12.27g/L、853.24g/L。为了回收甘油，降低成本，以残余塔釜液和实施例3中得到的蒸馏水为培养基成分，进行底物初始浓度为40g/L的批式发酵实验，同时以粗甘油和自来水为培养基成分的发酵实验作为对照。发酵培养条件：5L发酵罐中装液量为2L，丁酸梭菌接种量10％(v/v)，接种前1h通氮气，发酵20min后停止通气，整个发酵过程维持温度37℃，搅拌时转速250r/min，通过5mol/L NaOH维持发酵pH 7.0。当甘油不再消耗时停止发酵，结果如图3所示。结果表明精馏后的塔釜残余甘油和浓缩过程产生的蒸馏水对菌种并没有表现出明显的抑制作用，可以再次用来发酵生产1,3-丙二醇。

经过整个分离过程，1,3-PD、HAc和BA的回收率分别为80.76％、35.75％、74.46％，1,3-PD纯度为90.22％，浓缩发酵液产生的蒸馏水以及精馏后产生的塔釜液可以回收再利用，减少废物排放，降低生产成本。

Claims (9)

1.一种从发酵液中分离1,3-丙二醇、乙酸和丁酸的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)1,3-丙二醇发酵液经微滤、超滤得到1,3-丙二醇发酵清液，发酵清液再经蒸馏浓缩，得浓缩发酵液，pH调节至3.0～5.0，过滤，得固体沉淀和上清液；

(2)向步骤(1)得到的上清液中加入疏水性有机溶剂，进行萃取，得上相的萃取液和下相的萃余液；

(3)向步骤(2)得到的萃取液中加入碱溶液或碱性无机盐溶液，进行反萃取，下相的反萃取液经浓缩烘干得乙酸钠和丁酸钠的混合物；

(4)步骤(2)得到的萃余液经减压精馏，回收1,3-丙二醇。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤(1)所述的蒸馏浓缩中得到的蒸馏水和步骤(4)所述的减压精馏中得到的塔釜液用于微生物发酵生产1,3-丙二醇。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的1,3-丙二醇发酵液中1,3-丙二醇浓度为50～100g/L，乙酸浓度为6～15g/L，丁酸浓度为10～20g/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中得到的1,3-丙二醇发酵清液经蒸馏浓缩至1,3-丙二醇发酵液体积的10％～20％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中所述的浓缩发酵液中添加无机酸来调节pH值，其中所述无机酸为硫酸、盐酸、硝酸或磷酸中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中所述的疏水性有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基叔丁基醚或甲基异丁基甲酮中的一种，加入量为萃取体系体积的20％～50％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，所述的碱性无机盐为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中所述的萃取液中所含的丁酸和乙酸的总量与所加的碱或碱性无机盐的摩尔比为5:1～8，所述萃取液与碱溶液或碱性无机盐溶液的体积比为1～4:1。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，减压精馏采用真空精馏的方法，真空度为0.094～0.096MPa，在精馏前向塔釜中加入甘油，加入量为萃余液体积的10％～30％。