專利名稱：微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用生物酶作為催化劑由羥基乙腈水解反應(yīng)生成羥基乙酸的微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法。
背景技術(shù)：
羥基乙酸在主要工業(yè)化國(guó)家是一種大噸位生產(chǎn)的精細(xì)有機(jī)化工原料，具有廣泛的用途。我國(guó)尚無(wú)以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)羥基乙酸的廠家，市場(chǎng)所需羥基乙酸及其相關(guān)產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口。國(guó)際上生產(chǎn)羥基乙酸的傳統(tǒng)方法是羥基乙腈在化學(xué)催化劑的條件下水解，具有工藝復(fù)雜、轉(zhuǎn)化率低、能耗高、污染環(huán)境、成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種具有流程短、能耗低、原料利用率高、對(duì)環(huán)境污染小、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低的微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法。
其技術(shù)方案是包括如下工藝步驟(1)丙酸棒桿菌種培養(yǎng)產(chǎn)生腈水合酶；(2)利用腈水合酶作為催化劑，由羥基乙腈水合反應(yīng)生成低濃度羥基乙酸銨溶液；(3)低濃度的羥基乙酸銨溶液經(jīng)過(guò)刮板蒸發(fā)后過(guò)離子交換柱脫銨反應(yīng)制備較高濃度的羥基乙酸溶液；(4)較高濃度的羥基乙酸溶液經(jīng)低溫結(jié)晶干燥制備高純度的羥基乙酸。
所述的丙酸棒桿菌種逐級(jí)培養(yǎng)放大、發(fā)酵產(chǎn)生腈水合酶。
在腈水合酶的催化條件下，羥基乙腈水解生成羥基乙酸銨水溶液。
羥基乙酸銨水溶液用刮板蒸發(fā)器濃縮羥基乙酸銨溶液的濃度到60％-80％。
較高濃度的羥基乙酸銨溶液通過(guò)離子交換柱脫銨生成較高濃度的羥基乙酸水溶液。
較高濃度的羥基乙酸水溶液經(jīng)過(guò)冷凍結(jié)晶，再離心、脫水然后干燥得到高純度的羥基乙酸晶體。
本發(fā)明的有益效果是具有流程短、能耗低、原料利用率高、對(duì)環(huán)境污染小、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，工業(yè)化后，可以改變傳統(tǒng)方法生產(chǎn)羥基乙酸需依賴國(guó)外技術(shù)的現(xiàn)狀，提高我國(guó)在國(guó)際上的地位，而且在降低生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)等方面也有較突出長(zhǎng)久的貢獻(xiàn)，符合我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略。
四

附圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)流程圖。
五具體實(shí)施例方式參照附圖，其詳細(xì)技術(shù)方案包括如下(1)產(chǎn)酶細(xì)胞菌種的篩選從丙酸棒桿菌的菌種中篩選產(chǎn)生產(chǎn)酸的能力強(qiáng)的腈水合酶，再進(jìn)行篩選產(chǎn)酶高的菌種培養(yǎng)放大。
(2)產(chǎn)酶細(xì)胞的制備在三角瓶中加入適量種子培養(yǎng)基(10％-50％)，滅菌后接入菌種(5％左右)，在20℃-40℃，旋轉(zhuǎn)式搖床中100-600rpm振蕩培養(yǎng)50-120小時(shí)，裝瓶待用。在種子罐中加入適量種子培養(yǎng)基(10％-50％)，滅菌后接入菌種上述裝瓶待用的菌種，在20℃-40℃的溫度下，通氣量1∶0.2-1∶1(V.V.M)；攪拌轉(zhuǎn)速50-400rpm，罐壓0.04-0.06，發(fā)酵50-120小時(shí)；然后在發(fā)酵罐內(nèi)加入培養(yǎng)基裝入量40％-70％，實(shí)罐消毒后接入種子罐內(nèi)種子液，在通氣量1∶0.2-1∶1(V.V.M)，攪拌轉(zhuǎn)速50-400rpm，罐壓0.04-0.06，發(fā)酵50-120小時(shí)。
種子罐培養(yǎng)基組成0.5-2％葡萄糖，0.1-1％酵母膏，0.01-0.1％氯化鈉，0.01-0.1％磷酸氫二鉀，0.01-0.05％硫酸鎂，尿素0.1-1％，PH7.0-7.5。
發(fā)酵罐培養(yǎng)基組成0.5-2％葡萄糖，0.1-1％酵母膏，0.01-0.1％氯化鈉，0.01-0.1％磷酸氫二鉀，0.01-0.1％磷酸二氫鉀，0.01-0.05％硫酸鎂，尿素0.1-2％，PH6.5-7.5。
(3)催化水合生產(chǎn)過(guò)程將發(fā)酵液在轉(zhuǎn)速為3000rpm、離心分離，去上清夜，渣漿為腈水合酶細(xì)胞；用去離子水清洗干凈后加入反應(yīng)釜，發(fā)酵液與反應(yīng)釜體積的比例維持在1∶1，在10℃-50℃溫度下羥基乙腈水解生成羥基乙酸銨水溶液，產(chǎn)物濃度在10-20％合格，底物羥基乙腈濃度低于30ppm時(shí)，反應(yīng)結(jié)束。
(4)蒸發(fā)濃縮脫銨催化水合反應(yīng)體系的羥基乙酸銨水溶液，利用刮板蒸發(fā)器濃縮至濃度為40％-60％，降溫后按一定流速通過(guò)再生處理過(guò)的離子交換柱得到粗羥基乙酸溶液，完成一批或者離子交換柱失效后，停止過(guò)料，用水沖洗離子交換柱；配再生液再生離子交換柱，用純水沖洗待用。
(5)冷凍結(jié)晶、離心、脫水、干燥粗羥基乙酸溶液打入離心機(jī)，低溫冷凍結(jié)晶后，開(kāi)啟離心機(jī)離心、脫水，無(wú)液體水流出后，升溫離心干燥后，得到高純度羥基乙酸晶體包裝入庫(kù)。
權(quán)利要求
1.一種微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法，其特征是包括如下工藝步驟(1)丙酸棒桿菌種培養(yǎng)產(chǎn)生腈水合酶；(2)利用腈水合酶作為催化劑，由羥基乙腈水合反應(yīng)生成低濃度羥基乙酸銨溶液；(3)低濃度的羥基乙酸銨溶液經(jīng)過(guò)刮板蒸發(fā)后過(guò)離子交換柱脫銨反應(yīng)制備較高濃度的羥基乙酸溶液；(4)較高濃度的羥基乙酸溶液經(jīng)低溫結(jié)晶干燥制備高純度的羥基乙酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法，其特征是所述的丙酸棒桿菌種逐級(jí)培養(yǎng)放大、發(fā)酵產(chǎn)生腈水合酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法，其特征是在腈水合酶的催化條件下，羥基乙腈水解生成羥基乙酸銨水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法，其特征是羥基乙酸銨水溶液用刮板蒸發(fā)器濃縮羥基乙酸銨溶液的濃度到60％-80％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法，其特征是較高濃度的羥基乙酸銨溶液通過(guò)離子交換柱脫銨生成較高濃度的羥基乙酸水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法，其特征是較高濃度的羥基乙酸水溶液經(jīng)過(guò)冷凍結(jié)晶，再離心、脫水然后干燥得到高純度的羥基乙酸晶體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微生物法生產(chǎn)羥基乙酸的方法。其技術(shù)方案是包括如下工藝步驟(1)丙酸棒桿菌種培養(yǎng)產(chǎn)生腈水合酶；(2)利用腈水合酶作為催化劑，由羥基乙腈水合反應(yīng)生成低濃度羥基乙酸銨溶液；(3)低濃度的羥基乙酸銨溶液經(jīng)過(guò)刮板蒸發(fā)后過(guò)離子交換柱脫銨反應(yīng)制備較高濃度的羥基乙酸溶液；(4)較高濃度的羥基乙酸溶液經(jīng)低溫結(jié)晶干燥制備高純度的羥基乙酸。有益效果是具有流程短、能耗低、原料利用率高、對(duì)環(huán)境污染小、產(chǎn)品質(zhì)量高、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，工業(yè)化后，可以改變傳統(tǒng)方法生產(chǎn)羥基乙酸需依賴國(guó)外技術(shù)的現(xiàn)狀，提高我國(guó)在國(guó)際上的地位，而且在降低生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)等方面也有較突出長(zhǎng)久的貢獻(xiàn)，符合我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略。
文檔編號(hào)C12R1/15GK1880464SQ20061004389
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2006年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月29日
發(fā)明者夏春良, 吳時(shí)軍, 劉皓, 周衛(wèi)東, 孫中華, 付綱, 胡奎玲, 王曰鵬 申請(qǐng)人:山東寶莫生物化工股份有限公司