[发明专利]一种分离2;3-丁二醇的方法

说明书

本发明公开了一种分离2,3‑丁二醇的方法，包括如下内容：（1）对发酵液进行预处理，获得发酵清液；（2）将发酵清液加入无机盐和/或有机酸盐，经充分混合后加入弱极性有机物，充分混合后，静置分层，获得上相2,3‑丁二醇有机溶液及下相盐溶液；（3）对上相2,3‑丁二醇有机溶液，进行电渗析脱盐处理，收集清液和浓液I；以浓液I作为电渗析浓液循环液，对下相盐溶液进行电渗析脱盐处理，收集浓液II回收利用，清液进行蒸馏，得到2,3‑丁二醇产品。该方法能够有效脱除发酵液中菌体溶出蛋白、脂类等生物大分子，形成较为均一、纯净的液相体系，有利于下一步双水相、精馏等精制方式的实施，适用于大规模生产应用。

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体地涉及一种从发酵液分离2,3-丁二醇的方法。

背景技术

2,3-丁二醇是一种潜在的大宗化学品，作为重要的化工原料和液体燃料，可广泛应用于化工、食品、燃料及航空航天等领域。2,3-丁二醇的燃烧值可与乙醇和甲醇相媲美，是潜在的液体燃料之一，也可用作燃料添加剂。2,3-丁二醇的脱水产物甲乙酮也是重要的化工原料，广泛应用于燃料、涂料、粘结剂、润滑剂、油墨等行业。2,3-丁二醇也作为风味添加剂，可适量加到白酒中，使酒味变得绵醇；催化脱氢得到的双乙酰是高价值的食品添加剂；氧化生成的乙偶姻（3-羟基-2-丁酮，Acetoin）是一种天然食用香料，应用广泛，与乙酸反应生成2,3-丁二醇二乙酸酯是甜瓜、香蕉等水果香气物质的重要成分，也可用于改善奶油的风味。2,3-丁二醇具有抗氧化和紫外吸收作用，可应用于化妆品；D-(-)-2,3-丁二醇由于其低的凝固点（-60℃），可用作抗冻剂；2,3-丁二醇也可作为农作物的保护剂，促进植物生长；2,3-丁二醇也可用来制备油墨、熏蒸剂、增湿剂、软化剂、增塑剂、炸药及药物载体等。

由于2,3-丁二醇的特殊结构及性质，化学法合成2,3-丁二醇的成本较高，工业化困难，因此2,3-丁二醇的应用研究没有得到充分开展。目前生物发酵产2,3-丁二醇在实验室已经取得了较好的研究成果，发酵工艺水平较高，但由于2,3-丁二醇的特殊性质，其发酵液处理较为困难，得到纯品2,3-丁二醇的成本较高，因此2,3-丁二醇从发酵液中的分离成为实现生物法制备2,3-丁二醇的瓶颈。多年来，科研工作者一直在探索一条经济高效的2,3-丁二醇纯化方法。

2,3-丁二醇极性较强，难以与水分离，沸点较高，达到180℃。此外，2,3-丁二醇发酵液中除发酵产物外，还含有微生物菌体、残糖、底物杂质等。这些因素造成了2,3-丁二醇的分离困难。目前，2,3-丁二醇的分离主要包括3个方面，分别是发酵液的固液分离；降低水和可溶性杂质的含量，实现目标产物的浓缩；通过精馏等方法获得纯品。这其中涉及到的分离方法包括：过滤、离心、减压蒸馏（精馏）、膜蒸馏、有机溶剂萃取、盐析以及汽提等，而这些产品提纯方法往往耗能巨大、操作困难、消耗大量的化学品。研究者也在整合现有方法并开发新的方法，改善2,3-丁二醇的提纯过程。

CN101735012A公开了一种分离提取2,3-丁二醇的方法，该方法是以2，3-丁二醇发酵液经絮凝、过滤、膜分离等初步分离后所得的溶液为原料，以正丁醇为萃取溶剂，采用萃取与精馏耦合的方法分离纯化2，3-丁二醇。CN101012152公开了一种从发酵液中分离2,3-丁二醇的双水相萃取方法，该方法在于向2，3-丁二醇的发酵液中加入无机盐和亲水有机物形成新型双水相，从而达到萃取分离发酵液中2，3-丁二醇的目的。水相分离及萃取分离技术的综合应用有利于提高2,3-丁二醇的分离效果，但是过程中为降低2,3-丁二醇亲水性会加入大量无机盐。双水相过程中引入的大量无机盐，其中少量的无机盐会残留在2,3-丁二醇有机萃取液中，影响其进一步纯化，绝大部分会存在水相中，增加生产成本，并对环境造成污染。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种分离2,3-丁二醇的方法。该方法能够有效脱除发酵液中菌体溶出蛋白、脂类等生物大分子，形成较为均一、纯净的液相体系，有利于下一步双水相、精馏等精制方式的实施，适用于大规模生产应用。

本发明的分离2,3-丁二醇的方法，包括如下内容：