发酵方法技术

本发明专利技术涉及用于生产有机酸盐的发酵方法，包括如下步骤：-在发酵反应器内的发酵介质中发酵微生物以形成包含有机酸盐的发酵液，其中部分有机酸盐以固体状态存在和部分有机酸盐溶解在所述发酵液中；-从所述发酵反应器抽出至少部分所述发酵液，将所述发酵液提供给水力旋风分离器，和从所述水力旋风分离器抽出顶部流出物和底部流出物；-将所述水力旋风分离器的底部流出物提供给固/液分离步骤，以形成固体馏分和液体馏分；-将所述水力旋风分离器的顶部流出物和所述固/液分离步骤的液体馏分的总量的至少30vol.％提供给所述发酵反应器。同时本发明专利技术方法很稳定，提供具有高性能的产品和提供高过程收率，在工业规模上尤其引人注目。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发酵方法
本专利技术涉及用于生产有机酸盐的发酵方法。本专利技术特别涉及乳酸盐、琥珀酸盐和呋喃二羧酸盐的生产。
技术介绍
在本领域中，有机酸通常通过发酵方法生产。例如，已知发酵方法用于乳酸、丙酸、琥珀酸和乙酸。在发酵中，加入碱以保持发酵液的pH在适合于微生物的范围。结果，酸在发酵液中通常是以其盐的形式存在。取决于碱的性质，盐可以溶解在发酵液中，例如，钠、钾、或铵盐，或它可能以固体形式存在，例如，镁或钙的乳酸盐或琥珀酸盐。已经在各种文献中提到用于生产这些类型化合物的发酵。WO2005/123647涉及在具体地pH范围内通过SWAP-反应由包含乳酸镁的介质生产乳酸或乳酸盐。乳酸镁可以通过发酵生产。WO2010/063762涉及通过形成镁或钙的琥珀酸盐的发酵方法生产一价琥珀酸盐的方法，镁或钙的琥珀酸盐然后转化成一价盐。WO2011/095631涉及用电渗析步骤由乳酸镁生产乳酸的方法。其中指出乳酸镁可从发酵方法获得。EP2360137公开了由可通过发酵获得的琥珀酸镁生产琥珀酸的类似内容。虽然这些文献描述了如何处理乳酸盐或琥珀酸盐，但它们仅包括了关于如何进行发酵的简要和一般性描述。然而，已经显示出操作发酵方法很困难，其中发酵液以稳定方式包括固体产品形式的有机酸盐，尽管整个过程获得了高收率的高质量产品，尤其是在工业规模上进行所述方法时。这个问题现在通过本专利技术已经得到解决。
技术实现思路
本专利技术涉及用于生产有机酸盐的发酵方法，所述方法包括如下步骤：-在发酵反应器内的发酵介质中发酵微生物以形成包含有机酸盐的发酵液，其中部分有机酸盐以固体状态存在和部分有机酸盐溶解在所述发酵液中；-从所述发酵反应器抽出至少部分所述发酵液，将所述发酵液提供给水力旋风分离器，和从所述水力旋风分离器抽出顶部流出物和底部流出物；-将所述水力旋风分离器的底部流出物提供给固/液分离步骤，以形成固体馏分和液体馏分；-将所述水力旋风分离器的顶部流出物和所述固/液分离步骤的液体馏分的总量的至少30vol.％提供给所述发酵反应器。已经发现水力旋风分离器和将水力旋风分离器的顶部流出物和固/液分离步骤的液体馏分的总量的至少30vol.％提供给发酵反应器的组合对于获得在稳定的同时提供高性能产品和高过程收率的方法是必不可少的。如在实施例中描述的，这两个特征的组合提供了经济上稳定可行的产生具有良好杂质分布的产品的方法。形成具有良好杂质分布的产品是本专利技术特别出其不意的特征。附图说明本专利技术将在以下进行详细描述。附图描述了本专利技术的许多方面。然而，应该注意的是本专利技术不限于附图中描述的实施方案。图1描述了本专利技术的第一实施方案。图2描述了本专利技术的第二实施方案，其中包括了一些附加的用于调节过程物流的可能性。图3描述了本专利技术的第三个实施方案，其中包括了一些附加的过程步骤。具体实施方式在本专利技术方法的第一步骤中，微生物在发酵反应器内的发酵介质中进行发酵以形成包含有机酸盐的发酵液。本专利技术的方法可应用于发酵过程，其中部分有机酸盐以固体状态存在和部分有机酸盐溶解在所述发酵液中。本专利技术的方法不适合于发酵液不包含固体形态有机酸盐的情况。在另一个方面，以固体形态存在的酸盐的百分比不必太高。在一个实施方案中，存在于介质中有机酸盐总量的至少2％是以固体状态存在。更具体地，存在于发酵介质中有机酸盐总量的至少10％是以固体状态存在。在一些实施方案中，存在于发酵介质中有机酸盐总量的至少15％或甚至至少20％、或至少30％是以固体状态存在。在另一个方面，本专利技术的方法不适合于发酵介质中所有有机酸盐均以固体形态存在的情况。在另一个方面，溶解产品的百分比不必太高。在一个实施方案中，系统中存在的酸盐总量的至少5％是以溶解状态存在。特别地，系统中存在的酸盐总量的至少15％是以溶解状态存在，更特别地为至少20％。当溶解酸盐和固体酸盐总百分比为100％时，两个参数中一个的上限可以由另一个的下限确定。在一个实施方案中，发酵产生了包含乳酸镁的发酵液，其中乳酸镁总量的50-90％以固体状态存在(和余量是溶解的)。在该实施方案中，可能优选乳酸镁总量的60-85％、特别地为70-80％以固体状态存在(和余量是溶解的)。这个实施方案对于间歇发酵可能是特别相关的。在另一个实施方案中，发酵产生了包含乳酸镁的发酵液，其中乳酸镁总量的10-50％以固体状态存在(和余量是溶解的)。在该实施方案中，可能优选乳酸镁总量的25-40％、特别地为20-30％以固体状态存(和余量是溶解的)。这个实施方案对于连续发酵过程可能是特别相关的。在进一步的实施方案中，发酵产生了包含琥珀酸镁的发酵液，琥珀酸镁总量的10-50％以固体状态存在(和余量是溶解的)。优选地，琥珀酸镁总量的20-30％以固体状态存在，和余量是溶解的。在进一步的实施方案中，发酵产生了琥珀酸钙，琥珀酸钙总量的85-98％以固体状态存在(和余量是溶解的)。从反应器抽出的发酵介质中固体酸产品的绝对量对本专利技术不是关键的。它取决于发酵的性质，和范围可能为如2-40wt.％，更具体为2-25wt.％，按照从反应器抽出的发酵介质的质量计算。通过本专利技术方法产生的盐的酸是羧酸，特别是选自具有2-8个碳原子的单-、二-和三羧酸的羧酸。优选地，羧酸不包含氨基-或胺基-。适合羧酸的实例包括乳酸、丙酸、柠檬酸、苹果酸、马来酸、富马酸、己二酸、琥珀酸、衣康酸、酒石酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸、乙酸、丙烯酸、2-羟基丁酸、3-羟基丙酸和呋喃二羧酸。有关这一点，目的在于产生乳酸、琥珀酸、富马酸、衣康酸、己二酸、3-羟基丙酸和呋喃二羧酸的盐的及时发酵方法据认为是优选的。目的在于产生乳酸、琥珀酸、或呋喃二羧酸的发酵方法据认为是特别优选的。在一个实施方案中，羧酸是乳酸。在另一个实施方案中，羧酸是琥珀酸。在进一步的实施方案中，羧酸是呋喃二羧酸。在这类发酵方法中，酸盐通过在发酵过程中添加碱形成。更具体地，在这类发酵中微生物产生羧酸。酸的形成导致pH降低。为了抵消这一点和保持pH在微生物可以起作用的范围，在发酵期间加入碱性溶液形成羧酸盐。如以上已经解释的，本专利技术涉及部分有机酸盐以固体状态存在和部分有机酸盐溶解在发酵液中的情况。是否为所述情况取决于酸和碱中阳离子的组合、发酵介质中酸盐产品的溶解度积和所产生产品的量。使用公知常识选择碱、特别是碱中阳离子使得发酵介质中酸盐部分地以固体形态存在和部分地以溶解状态存在，这在本领域技术人员的能力范围内。取决于酸的性质，适合的碱可以包括阳离子选自二价和三价阳离子的阳离子，特别地为二价阳离子，特别地为选自镁和钙的阳离子。特别优选使用镁。用于碱的适合阴离子包括氧阴离子、氢氧根、重-和单-碳酸根及它们的组合。实例包括包含(氢)氧化钙、碳酸钙、重碳酸钙、(氢)氧化镁、碳酸镁、重碳酸镁中一种或多种的溶液。该方法被认为对生产乳酸镁、琥珀酸镁和呋喃二羧酸镁特别相关。通常，将碱性溶液以有效量加入来控制发酵液pH为约3-9，更具体地为5.5-约7.0。pH选择取决于微生物的性质，此处不作进一步描述。另外，发酵步骤以本领域已知方式实施，和不需进一步描述。更特别地，待发酵的碳水化合物来源的性质不是关键，甚至相对粗的碳水化合物可以用于发酵。适合碳水化合物来源的实例是蔗糖、(液化)淀粉和葡萄糖糖浆。可以加入本领域常规的其它组分，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产有机酸盐的发酵方法，所述方法包括如下步骤：‑在发酵反应器内的发酵介质中发酵微生物以形成包含有机酸盐的发酵液，其中部分有机酸盐以固体状态存在和部分有机酸盐溶解在所述发酵液中；‑从所述发酵反应器抽出至少部分所述发酵液，将所述发酵液提供给水力旋风分离器，和从所述水力旋风分离器抽出顶部流出物和底部流出物；‑将所述水力旋风分离器的底部流出物提供给固/液分离步骤，以形成固体馏分和液体馏分；‑将所述水力旋风分离器的顶部流出物和所述固/液分离步骤的液体馏分的总量的至少30vol.％提供给所述发酵反应器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.25 EP 12165513.8;2012.04.25 US 61/637,8671.一种用于生产有机酸盐的发酵方法，所述方法包括如下步骤：-在发酵反应器内的发酵介质中发酵微生物以形成包含有机酸盐的发酵液，其中部分有机酸盐以固体状态存在和部分有机酸盐溶解在所述发酵液中；-从所述发酵反应器抽出至少部分所述发酵液，将所述发酵液提供给水力旋风分离器，和从所述水力旋风分离器抽出顶部流出物和底部流出物；-将所述水力旋风分离器的底部流出物提供给固/液分离步骤，以形成固体馏分和液体馏分；-将所述水力旋风分离器的顶部流出物和所述固/液分离步骤的液体馏分的总量的至少30vol.％提供给所述发酵反应器。2.根据权利要求1的发酵方法，其中所述水力旋风分离器的至少部分顶部流出物提供给所述发酵反应器。3.根据权利要求1的发酵方法，其中所述有机酸盐为选自具有2-8个碳原子的单-、二-和三羧酸的羧酸的盐。4.根据权利要求3的发酵方法、其中所述羧酸选自乳酸、丙酸、柠檬酸、苹果酸、马来酸、富马酸、己二酸、琥珀酸、衣康酸、酒石酸、α-酮戊二酸、草酰乙酸、乙酸、丙烯酸、2-羟基丁酸、3-羟基丙酸和呋喃二羧酸。5.根据权利要求4的发酵方法，其中所述羧酸选自乳酸、琥珀酸、富马酸、衣康酸、己二酸、3-羟基丙酸和呋喃二羧酸。6.根据权利要求5的发酵方法，其中所述羧酸选自乳酸、琥珀酸、或呋喃二羧酸。7.根据前述权利要求1-6任一项的发酵方法，其中从所述发酵反应器抽出的所述发酵液的有机酸盐总量中至少30％为固体状态。8.根据权利要求7的发酵方法，其中从所述发酵反应器抽出的所述发酵液的有机酸盐总量中至少50％为固体状态。...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·范克里肯，A·D·孔，A·B·德哈恩，F·G·J·库尔，
申请(专利权)人：普拉克生化公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL