[发明专利]可用于发酵液处理的通过用盐酸沉淀从羧酸镁盐中回收羧酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备选自如下的羧酸的方法：2,5-呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸。

背景技术

上述羧酸的生产会产生各种不想要的副产品，特别是通过发酵生产时。其中由微生物分泌羧酸的发酵过程会导致pH降低。由于这种pH值降低会损坏微生物的代谢过程，通常的做法是在发酵介质中加入碱以中和pH。结果是发酵介质中产生的羧酸通常以羧酸盐的形式存在。

由发酵过程获得羧酸盐形式的羧酸的缺点是需要一个或多个附加步骤来从盐中分离出羧酸，即将所述盐转化为羧酸，这通常会导致羧酸和/或羧酸盐的损失和因此会降低整个发酵过程或方法的收率。

这些步骤的另一个缺点是通常会形成相当多的盐废物。例如，分离步骤通常包括用硫酸酸化羧酸盐，由此作为废物形成硫酸盐。

本发明的一个目的是提供具有合适转化率的将羧酸从盐溶液中分离出来的分离步骤。

本发明的另一个目的是提供一种没有或者基本没有盐废物的方法。

发明内容

至少一个上述目的通过提供制备选自如下的羧酸的方法来实现：2,5-呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸，其中所述方法包括如下步骤：

-提供选自如下的羧酸的羧酸镁：2,5-呋喃二羧酸、富马酸、己二酸、衣康酸、柠檬酸、戊二酸、马来酸、丙二酸、草酸和具有大于10个碳原子的脂肪酸；

-用氯化氢(HCl)酸化羧酸镁，从而得到包含羧酸和氯化镁(MgCl₂)的溶液；

-任选的浓缩步骤，其中使包含羧酸和MgCl₂的溶液浓缩；

-从包含羧酸和MgCl₂的溶液中沉淀羧酸，从而获得羧酸沉淀和MgCl₂溶液。

发酵过程也会产生在下游进一步纯化步骤中很难处理的杂质分布。从原理上发酵过程中产生的每种羧酸是不同的，和可能因此产生不同的杂质分布图(例如浓度水平不同以及所存在的杂质类型不同)。因此用于进一步浓缩和纯化的下游处理步骤也可能随每种羧酸而不同。已经发现，特别是对本发明所提到的羧酸来说，本发明方法是应用羧酸镁作为原材料生产这些羧酸的有效和完整的方法，其中所述羧酸镁可以通过化学合成过程路线制备，但如果可行也可以通过发酵制备。

本发明人发现，向所选羧酸的镁盐中加入HCl和随后由溶液中沉淀出羧酸会非常有效地从所述羧酸镁溶液中分离出羧酸。

特别地，已经发现，所选的羧酸可以非常有效地从用HCl酸化的羧酸盐溶液中沉淀出来。不希望被任何理论所局限，本发明人预期高效沉淀是由于溶液中MgCl₂特别高的盐析效果导致的。具体地，预计所述盐析效果是由HCl、镁和本发明的所选羧酸的特定组合导致的。由于盐析效果通常难以预测，因此在本发明方法中观察到的这些酸特别高的盐析效果对本发明人来说是非常惊讶的。

因此，对于具体提到的羧酸应用本发明方法，可以由羧酸镁溶液以高收率获得羧酸沉淀，其中所述羧酸镁溶液例如为在发酵方法中获得的发酵混合物。另外，所获得的羧酸沉淀具有相对较高的纯度，因为本发明方法的沉淀步骤不会沉淀大量除羧酸外的其它化合物。另外，还获得了氯化镁溶液。这种溶液可以按如下所述进一步处理。

另外，对HCl和羧酸镁的具体选择减少了盐废物，特别是当与热分解步骤组合时。

优选地，所述方法还包括如下步骤:

-使MgCl₂溶液在至少300℃的温度下经受热分解步骤，从而将MgCl₂分解为氧化镁(MgO)和HCl；和

-任选在水中溶解热分解步骤中形成的HCl，从而获得HCl溶液；和

-任选使MgO与水接触，从而获得Mg(OH)₂，其中Mg(OH)₂任选循环用于发酵方法中，优选由第一步提供羧酸镁的发酵方法。

这些附加步骤的优点是可以获得没有或基本没有盐废物的方法。可以将HCl溶液循环至本发明方法的酸化步骤。Mg(OH)₂可以循环用于发酵方法中。

正如这里所应用的，术语羧酸根指羧酸的共轭碱，通常由通式RCOO-表示。术语羧酸镁指在本发明方法中制备的羧酸的镁盐。

术语对应羧酸根的羧酸指可通过羧酸盐酸化获得的羧酸。因此它也可以被称为酸化后的羧酸根。对应羧酸根的羧酸通常可以由通式RCOOH表示。