回收3-羟基丙酸的工艺和包含3-羟基丙酸的浆料组合物的制作方法

相关申请的交叉引用本技术要求于2021年11月29日提交的韩国专利申请no.10-2021-0166977、于2021年11月29日提交的韩国专利申请no.10-2021-0167409和于2022年11月23日提交的韩国专利申请no.10-2022-0158661的权益，这些专利申请的公开内容通过引用全部并入本说明书中。本发明涉及一种回收3-羟基丙酸的工艺和包含3-羟基丙酸的浆料组合物。

背景技术：

1、3-羟基丙酸(3hp)是一种可转化为各种化学品如丙烯酸、丙烯酸甲酯和丙烯酰胺的平台化合物。自2004年被美国能源部(doe)确定为前12的增值生物化学品之一以来，它在学术界和工业界中被积极地研究。

2、3-羟基丙酸的生产主要通过化学法和生物法两种方法进行，但是在化学法的情况下，人们指出初始材料昂贵，并且由于在生产过程中产生有毒物质而是不环保的，因此，环境友好的生物工艺备受关注。

3、当通过微生物发酵生产有机酸时，在发酵微生物的工艺中，除了诸如3-羟基丙酸的有机酸之外，还产生其它副产物，因此，需要从发酵液中萃取和分离有机酸的工艺。作为从微生物发酵液中萃取和分离有机酸的方法，使用电渗析法、反渗透膜法、包含有机酸的溶液-有机溶剂反应萃取法等。特别地，使用氢氧化钠(naoh)的反萃取方法由于其高收率而被广泛使用。然而，在这些方法的情况下，由于产物是有机酸盐的形式，因此，存在的缺点是，还需要将有机酸盐转化为有机酸的工艺，并且纯度低。

4、与通过发酵工艺产生的其它有机酸不同，3-羟基丙酸表现出高亲水性并且具有高溶解度和与水的反应性。这使得难以应用常规的有机酸分离和纯化工艺，如沉淀和萃取。

5、反应萃取法是使用与有机酸高度反应的活性稀释剂如胺或醇来萃取有机酸的方法，该方法使得有机酸能够选择性萃取，并且具有相对高的萃取效率。因此，即使当分离和纯化3hp时，也尝试应用反应萃取法。作为一个实例，已经提出一种使用三辛基胺(toa)作为胺的方法，但是存在3hp的萃取效率低并且需要大量有机溶剂的问题。此外，当使用十三烷基胺作为胺时，3hp的萃取效率高于toa的情况，但是存在的问题是，在萃取过程中出现有机相和水相没有分离的乳液现象。

6、因此，需要开发一种从包含3-羟基丙酸的原料溶液如微生物发酵液中以高纯度和高收率回收3-羟基丙酸的工艺。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的一个目的是提供一种通过向包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨以高收率和高纯度回收3-羟基丙酸的工艺，以及包含在上述工艺中形成的沉淀物和3-羟基丙酸的浆料组合物。

3、技术方案

4、本说明书提供一种回收3-羟基丙酸的工艺，包括：在碱金属盐的存在下，在包含3-羟基丙酸的浓缩液中形成3-羟基丙酸盐晶体；制备包含从所述浓缩液中分离出的所述3-羟基丙酸盐晶体的溶液；和向所述包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨。

5、本说明书还提供一种包含3-羟基丙酸的浆料组合物，其包含由下面结构式4表示的沉淀物和3-羟基丙酸。

6、[结构式4]

7、阳离子(oh)p

8、阳离子为mg2+或ca2+，更优选为mg2+。

9、p是与所述阳离子结合的氢氧根离子(oh-)的数目，该数目为1以上的整数。

10、现在，将更详细地描述根据本发明的实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺和包含3-羟基丙酸的浆料组合物。

11、应当理解的是，除非本说明书中描述的制备方法中包括的步骤被指定为是顺序的或连续的或以其它方式表述，否则制备方法中包括的一个步骤和另一步骤不应理解为局限于本说明书中描述的顺序。因此，应当理解的是，制备方法中包括的步骤的顺序可以在本领域技术人员的理解范围内改变，并且在这种情况下，对于本领域技术员来说显而易见的附带改变落入本发明的范围内。

12、在本发明中，碱金属包括碱金属和碱土金属。

13、根据本发明的一个实施方案，可以提供一种回收3-羟基丙酸的工艺，包括：在碱金属盐的存在下，在包含3-羟基丙酸的浓缩液中形成3-羟基丙酸盐晶体；制备包含从所述浓缩液中分离出的所述3-羟基丙酸盐晶体的溶液；和向所述包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨。

14、本发明人通过实验发现，当在碱金属盐的存在下浓缩3-羟基丙酸以形成3-羟基丙酸盐晶体，并且向包含分离的3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨时，3-羟基丙酸可以以高收率和高纯度被回收。此外，当从浆料中过滤通过加入氨而产生的沉淀物，然后从滤液中汽提氨以吸收并去除铵离子时，所有的含氮化合物也被去除，并且可以以高纯度和高收率回收3-羟基丙酸。

15、通常，通过使用离子交换树脂的方法和石膏沉淀法来回收3-羟基丙酸。然而，使用离子交换树脂的方法存在产生大量废水的问题，因此，不容易商业应用。石膏沉淀法存在的问题是，当石膏无法出售时会产生废弃物。

16、然而，根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺可以将过滤的沉淀物作为中和剂重复使用。例如，如果通过微生物发酵由生物方法生产3-羟基丙酸，则沉淀物可以作为中和剂在发酵工艺中重复使用。此外，在由包含3-羟基丙酸的浓缩液形成3-羟基丙酸盐晶体的步骤中，沉淀物可以作为碱金属盐重复使用。因此，沉淀物可以在工艺过程中重复使用而不被丢弃，从而抑制废弃物的产生并且实现环境友好的回收工艺。

17、另外，回收的氨和铵离子可以在诸如肥料生产的领域中回收利用，从而抑制废弃物的产生并且实现环境友好的3-羟基丙酸回收工艺。

18、根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺可以包括向包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨。

19、当将氨加入到包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中时，可以形成包含沉淀物的浆料组合物。例如，当3-羟基丙酸盐晶体是mg(3hp)2时，如下面反应方案1中所示，可以制备包含mg(oh)2沉淀物、3-羟基丙酸的铵盐、铵离子和阴离子形式的3-羟基丙酸等的浆料组合物。此外，由该浆料组合物中过滤mg(oh)2沉淀物，并且可以去除大部分的镁元素(mg)或镁阳离子。

20、[反应方案1]

21、mg(3hp)2+2nh3+2h2o-＞mg(oh)2+2nh4++2(3hp-)

22、可以将氨或其中溶解有氨的氨水加入到包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中。

23、另外，基于100重量份的3-羟基丙酸盐晶体，氨的含量可以是50重量份以上、70重量份以上或100重量份以上，且400重量份以下、300重量份以下或150重量份以下。

24、如果氨的含量太低，则从3-羟基丙酸盐晶体中去除阳离子如镁的效率会降低，并且最终回收的3-羟基丙酸的含量会低。如果氨含量太高，则在随后使用吸附剂如沸石回收3-羟基丙酸水溶液的工艺中残留过量的铵离子，并且必须重复多次吸附剂处理工艺，这会导致经济效率降低。

25、在向包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨的步骤中，在加入氨之后可以进行搅拌的步骤，并且搅拌可以在室温下进行5小时以上、10小时以上、13小时以上或15小时以上，且40小时以下、30小时以下或25小时以下。

26、在向包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨的步骤中，可以形成包含由下面结构式3表示的沉淀物的浆料组合物。

27、[结构式3]

28、阳离子(oh)p

29、在结构式3中，阳离子是碱金属盐的阳离子，p是与阳离子结合的氢氧根离子(oh-)的数目，该数目为1以上的整数。

30、阳离子可以是，例如，mg2+或ca2+，但是当它是mg2+时，可以更有效地形成沉淀物。

31、另外，沉淀物的粒度可以是1.0μm以上、1.5μm以上、10.0μm以上、13.0μm以上或15.0μm以上，且300.0μm以下、250.0μm以下、200.0μm以下、150.0μm以下、100.0μm以下、50.0μm以下或30.0μm以下。沉淀物满足上述粒度，因此，从浆料中的过滤分离变得非常容易。沉淀物可以表现出各种颗粒形状，如角形、球形、板形和针形。此外，可以通过扫描电镜(sem)测量沉淀物的粒度。此时，可以基于在沉淀物中包含的晶面之间的直线距离中具有最长距离的晶面之间的直线距离来测量沉淀物的粒度。

32、沉淀物可以作为中和剂被重复使用，例如，当通过微生物发酵由生物方法生产3-羟基丙酸时，沉淀物可以作为中和剂在发酵工艺中重复使用。在包含3-羟基丙酸的浓缩液中形成3-羟基丙酸盐晶体的步骤中，沉淀物可以作为碱金属盐重复使用。因此，沉淀物可以在工艺中重复使用而不被丢弃，从而减少废弃物的产生并且实现环境友好的回收工艺。

33、根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺可以包括：过滤浆料以回收滤液，以及在减压条件下从滤液中汽提氨。

34、通过向包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨的步骤而形成的浆料组合物包含沉淀物、3-羟基丙酸的铵盐、铵离子和阴离子形式的3-羟基丙酸等。随着通过过滤浆料组合物而分离和去除沉淀物，滤液可以包含3-羟基丙酸的铵盐、铵离子和阴离子形式的3-羟基丙酸等。此外，滤液中包含的铵离子可以在减压条件下用氨汽提。

35、同时，滤液可以进一步包括洗涤和过滤沉淀物之后的滤液。

36、汽提氨的减压条件可以是50毫巴以上、80毫巴以上、100毫巴以上或130毫巴以上，且400毫巴以下、300毫巴以下、250毫巴以下或200毫巴以下。当减压条件满足上述范围时，可以从滤液中汽提氨。

37、另外，汽提氨的步骤中的温度条件可以是25℃以上、35℃以上、45℃以上、50℃以上、55℃以上、60℃以上或65℃以上，且80℃以下、75℃以下或70℃以下。此外，汽提步骤可以进行30分钟以上、40分钟以上或50分钟以上，或者3小时以下或2小时以下。

38、在汽提氨的步骤结束之后，可以通过冷却至室温来回收已经去除氨的滤液。

39、同时，在汽提氨的步骤中去除的氨可以在向包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨的步骤中重复使用，并且可以在肥料生产等领域中回收利用。由此，在回收3-羟基丙酸的工艺中，可以抑制废弃物的产生，并且可以实现环境友好的工艺。

40、在根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺中，可以将吸附剂加入到已经去除氨的滤液中，以吸附并去除铵离子。

41、由于已经去除氨的滤液包含3-羟基丙酸和铵离子，可以使用吸附剂去除铵离子，从而以高收率和高纯度回收3-羟基丙酸。

42、基于100重量％的已经去除氨的滤液，吸附剂的加入量可以是10重量％以上、20重量％以上或30重量％以上，且80重量％以下、70重量％以下或60重量％以下。

43、吸附剂的加入可以进行两次以上。当加入两次以上吸附剂时，在各个阶段加入的吸附剂的量可以满足上述吸附剂的加入量。同时，当加入两次吸附剂时，铵离子被吸附剂吸附并被去除，通过过滤去除吸附剂，然后重新加入吸附剂来吸附并去除剩余的铵离子。之后，通过过滤去除吸附了铵离子的吸附剂，最终，可以以高收率和高纯度回收3-羟基丙酸。

44、同时，吸附剂可以是选自沸石、活性炭、二氧化硅凝胶和氧化铝凝胶中的至少一种，并且可以使用沸石作为吸附剂以从滤液中去除大部分铵离子。

45、同时，通过高温热处理，可以将已经吸附并去除铵离子的沸石转化为质子型沸石。因此，在加入到已经去除氨的滤液中之前，可以通过热处理从沸石中去除铵离子，并且即使在吸附铵离子之后，也可以对沸石进行热处理以去除铵离子。因此，由于沸石可以通过热处理再生，因此，抑制了废弃物的产生，并且可以实现3-羟基丙酸的环境友好的回收工艺。

46、另外，回收3-羟基丙酸的工艺的3-羟基丙酸回收率可以为40％以上、50％以上、60％以上、70％以上、80％以上或90％以上，例如，40％至99.9％、50％至99.9％、60％至99.9％、70％至99.9％、80％至99.9％、90％至99.9％、40％至99％、50％至99％、60％至99％、70％至99％、80％至99％、90％至99％、40％至97％、50％至97％、60％至97％、70％至97％、80％至97％、90％至97％、40％至95％、50％至95％、60％至95％、70％至95％、80％至95％或90％至95％，但是不限于此。可以基于重量来计算回收率。

47、同时，根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺可以包括：在碱金属盐的存在下在包含3-羟基丙酸的浓缩液中形成3-羟基丙酸盐晶体。

48、包含3-羟基丙酸的浓缩液可以包含浓度为300g/l以上、350g/l以上、400g/l以上、450g/l以上或500g/l以上的3-羟基丙酸，并且可以包含浓度为900g/l以下、850g/l以下或800g/l以下的3-羟基丙酸。3-羟基丙酸的晶体是否形成看起来受到碱金属盐的存在、浓缩液中3-羟基丙酸的浓度等的影响。

49、另外，当浓缩液中3-羟基丙酸的晶体的浓度高于3-羟基丙酸的晶体的水溶度时，可以更容易地产生3-羟基丙酸的晶体。

50、例如，作为3-羟基丙酸的晶体的ca(3hp)2在室温下的水溶度为450g/l，因此，当浓缩液中3-羟基丙酸的浓度超过450g/l时，可以促进ca(3hp)2晶体的形成。此外，作为3-羟基丙酸的晶体的mg(3hp)2在室温下的水溶度为250g/l，因此，当浓缩液中3-羟基丙酸的浓度超过250g/l时，可以促进mg(3hp)2晶体的形成。

51、3-羟基丙酸盐晶体可以由即使包含碱金属盐时也满足上述浓度的浓缩液来形成。碱金属盐可以在用于形成3-羟基丙酸盐晶体的目的的范围内选择而没有限制。例如，碱金属盐可以包括选自mg2+和ca2+的一种或多种阳离子。特别地，当使用mg2+阳离子或其盐时，可以更有效地形成3-羟基丙酸盐晶体。例如，碱金属盐可以是ca(oh)2、mg(oh)2或它们的混合物。

52、碱金属盐在生产3-羟基丙酸发酵液的工艺中加入并剩余，或者其可以在包含300g/l以上的3-羟基丙酸的浓缩液中形成3-羟基丙酸盐晶体的工艺中加入。此外，碱金属盐的浓度可以是3-羟基丙酸浓度的10％至100％或30％至90％，并且例如，其可以以10至900g/l、50至800g/l、100至700g/l或200至600g/l的浓度存在于浓缩液中。

53、另外，在包含3-羟基丙酸的浓缩液中形成3-羟基丙酸盐晶体的步骤可以进一步包括将3-羟基丙酸的浓缩液与非溶剂接触。当将浓缩液与非溶剂接触时，可以更容易地形成3-羟基丙酸盐晶体。当在碱金属盐的存在下将形成的3-羟基丙酸的浓缩液与非溶剂接触时，与由于过度浓缩而以高速率形成的晶体相比，通过控制晶体形成速率来形成纯3-羟基丙酸盐晶体，然后可以增大晶体尺寸。3-羟基丙酸盐晶体在晶体内部包含非常低量的杂质，并且由于均匀的晶体形成而具有优异的过滤性，使得其不仅容易纯化，而且在晶体状态下在形状稳定性和加热稳定性方面也优异，从而能够有效地大规模生产具有高纯度的3-羟基丙酸。

54、例如，当在碱金属盐的存在下将非溶剂与形成的3-羟基丙酸的浓缩液接触时，产生3-羟基丙酸的碱金属盐，并且随着产生的3-羟基丙酸的碱金属盐的浓度增加，形成微晶，并发生固-液相分离。之后，随着结晶进行，3-羟基丙酸的碱金属盐生长为固体晶体(3-羟基丙酸的碱金属盐晶体)，并且产生的3-羟基丙酸盐晶体在与液体杂质如甘油和1，3-丙二醇分离的同时包含非常低含量的杂质。此时，非溶剂用于促进3-羟基丙酸的碱金属盐的结晶，使得固-液分离能力提高，并且可以产生具有更高纯度的3-羟基丙酸盐晶体。

55、3-羟基丙酸的浓缩液与非溶剂之间的体积比可以通过考虑3-羟基丙酸的浓度或者浓缩液和非溶剂的体积来确定。例如，浓缩液和非溶剂可以以1∶0.5至1∶20、或1∶0.5至1∶10、或1∶0.8至1∶8、或1∶1至1∶5的体积比使用。

56、如果非溶剂的体积与浓缩液相比太小，则形成晶体的浓度高，并且晶体形成速率增加，使得不是缓慢形成纯晶体颗粒，而是会快速形成不规则的晶体颗粒。此外，固-液分离能力低，这会使得难以从待纯化的3-羟基丙酸的碱金属盐中分离液体杂质。此外，如果非溶剂的体积与浓缩液相比太大，则由于非溶剂的溶解度，在一些情况下，形成的晶体会熔化和溶解，并且在晶体形成后的晶体过滤工艺中的时间增加，废液量增加，这会是不经济的。

57、非溶剂可以包括醇类非溶剂、酮类非溶剂、腈类非溶剂或它们中的两种或更多种的混合物，更具体地，可以使用至少一种醇类非溶剂。

58、酮类非溶剂可以包括选自丙酮、甲乙酮、环己酮、二乙基酮、苯乙酮、甲基异丁基酮、甲基异戊基酮、异佛尔酮和二(异丁基)酮中的一种或多种。醇类非溶剂可以包括选自甲醇、乙醇、烯丙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、苯甲醇、环己醇、二丙酮醇、乙二醇单乙醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单丁醚、2-甲氧基乙醇和1-癸醇中的一种或多种。腈类非溶剂可以包括选自乙腈、丙腈、丁腈、戊腈、辛基腈、庚腈、环戊腈、环己腈、2-氟苯甲腈、4-氟苯甲腈、二氟苯甲腈、三氟苯甲腈、苯乙腈、2-氟苯乙腈和4-氟苯乙腈中的一种或多种。

59、将浓缩液与非溶剂接触以形成3-羟基丙酸盐晶体的步骤可以在0℃以上、15℃以上、30℃以上、35℃以上、40℃以上、45℃以上、50℃以上或55℃以上的温度下进行，并且可以在100℃以下、90℃以下、80℃以下、75℃以下、70℃以下、65℃以下或0℃至100℃的温度下进行。

60、此时，可以通过在上述温度下向浓缩液中加入非溶剂，或者通过在浓缩液和非溶剂混合的状态下加热或冷却，来将温度调节至上述范围。

61、3-羟基丙酸盐晶体可以是下面结构式1或结构式2中所示的形式。即，3-羟基丙酸盐晶体可以包括结构式1或结构式2中所示的形式的3-羟基丙酸盐。

62、在结构式1和结构式2中，阳离子是指阳离子，3hp是指与阳离子结合的3-羟基丙酸，n是与阳离子结合的3hp的数目并且是指1以上的整数，在结构式2中，m是水合物中与阳离子(3hp)n结合的水分子的数目，该数目为1以上的整数。阳离子可以是，例如，mg2+或ca2+，但是在mg2+的情况下，可以更有效地形成3-羟基丙酸盐晶体。

63、[结构式1]

64、阳离子(3hp)n

65、[结构式2]

66、阳离子(3hp)n·mh2o

67、另外，形成3-羟基丙酸盐晶体的步骤可以进一步包括搅拌浓缩液。

68、搅拌步骤可以在0至70摄氏度、0至60摄氏度、0至50摄氏度、0至40摄氏度、0至35摄氏度、0至30摄氏度、10至70摄氏程度、10至60摄氏度、10至50摄氏度、10至40摄氏度、10至35摄氏度、10至30摄氏度、15至70摄氏度、15至60摄氏度、15至50摄氏度、15至40摄氏度、15至35摄氏度、15至30摄氏度、20至70摄氏度、20至60摄氏度、20至50摄氏度、20至40摄氏度、20至35摄氏度或20至30摄氏度(例如，室温)的温度下，和/或在100至2000rpm、100至1500rpm、100至1000rpm、100至500rpm、100至400rpm或200至400rpm(例如，约300rpm)的条件下进行。

69、3-羟基丙酸盐晶体的粒度分布d50可以是20μm以上且90μm以下、25μm以上且85μm以下、30μm以上且80μm以下或35μm以上且75μm以下。

70、另外，3-羟基丙酸盐晶体的粒度分布d10可以是5μm以上且40μm以下、8μm以上且35μm以下、10μm以上且30μm以下，并且3-羟基丙酸盐晶体的粒度分布d90可以是50μm以上且200μm以下、60μm以上且190μm以下、65μm以上且180μm以下、70μm以上且175μm以下。

71、粒度分布d50、d10和d90是指在颗粒的粒度分布曲线中，颗粒的累积体积分别达到50％、10％和90％时的粒径，其中，可以使用，例如，激光衍射法来测量d50、d10和d90。激光衍射法通常可以测量从亚微米范围到数毫米的范围内的粒度，并且可以以高再现性和高分辨率得到结果。

72、如果3-羟基丙酸盐晶体的粒度分布d50、d10和d90太大，则在结晶过程中必须去除的杂质会包含在晶体中，这导致纯化效率降低。如果粒度分布太小，则在晶体的过滤过程中的液体渗透性会降低。

73、同时，3-羟基丙酸盐晶体的(d90-d10)/d50可以是1.00以上且3.00以下、1.20以上且2.80以下、1.40以上且2.60以下或1.60以上且2.40以下。

74、另外，3-羟基丙酸盐晶体的体积平均粒度可以为30μm以上且100μm以下、35μm以上且95μm以下或40μm以上且90μm以下，数均粒度可以为1μm以上且30μm以下、3μm以上且25μm以下或5μm以上且20μm以下，以及体积平均粒度可以为10μm以上且70μm以下、15μm以上且60μm以下或20μm以上且55μm以下。

75、如果3-羟基丙酸盐晶体的体积平均粒度、数均粒度和体积平均粒度太大，则在结晶过程中必须去除的杂质会包含在晶体中，这导致纯化效率降低。如果它们太小，则在晶体的过滤过程中的液体渗透性会降低。

76、另外，3-羟基丙酸盐晶体的粒度分布(d10、d50、d90)中的lw比(长度与宽度的比)和平均lw比为0.50以上且3.00以下、0.70以上且2.80以下和1.00以上且2.50以下。如果3-羟基丙酸盐晶体的lw比太大，则在晶体的转移过程中会出现流动性和堵塞的问题，如果lw比太小，则在晶体的过滤过程中的液体渗透性会降低。

77、3-羟基丙酸盐晶体可以通过karl fischer法来测量晶体中包含的水分含量，并且3-羟基丙酸盐晶体中包含的水分含量可以是200ppm以上且5000ppm以下、250ppm以上且4800ppm以下、300ppm以上且4600ppm以下或350ppm以上且4400ppm以下。

78、此时，3-羟基丙酸盐晶体中包含的水分是指晶体之间包含的附着的水分，而不是晶体水分(例如，ca(3hp)2·2h2o))。此外，如果3-羟基丙酸盐晶体中包含的水分含量太高，则其会以浆料而不是结晶固体的形式被回收，或者水中会包含杂质，这会引起纯度改善方面降低的问题。

79、在根据本发明的一个实施方案的回收工艺中，由于通过如下面描述的诸如发酵具有3-羟基丙酸生产能力的细菌菌株的工艺来制备3-羟基丙酸，3-羟基丙酸盐晶体可以包含放射性碳同位素(14c)。

80、放射性碳同位素(14c)在地球大气层中每1012个碳原子中包含约1个原子，半衰期为约5700年，并且由于宇宙射线和正常氮(14n)参与的核反应，高层大气中的碳储量可以变得丰富。同时，在化石燃料中，同位素早已衰变，因此，14c的比例会基本为零。当将生物衍生的原料用作3-羟基丙酸原料，或将其与化石燃料一起使用时，3-羟基丙酸中包含的放射性碳同位素(pmc；现代碳百分比(percent modern carbon))的含量和生物碳的含量可以根据astm d6866-21的标准来测量。

81、将待测化合物中包含的碳原子制成石墨形式或二氧化碳气体形式之后，可以通过，例如，质谱仪来测量，或者可以根据液体闪烁分析方法来测量。此时，可以与质谱仪一起使用用于从12c离子中分离14c离子的加速器来分离两种放射性同位素，并且可以通过质谱仪测量含量和含量比。

82、根据astm d6866-21的标准测量，3-羟基丙酸盐晶体的放射性碳同位素含量为20pmc(现代碳百分比)以上、50pmc以上、90pmc以上、100pmc以上，生物碳含量为20重量％以上、50重量％以上、80重量％、90重量％或95重量％。

83、放射性碳同位素比(pmc)是指3-羟基丙酸晶体中包含的放射性碳同位素(14c)与现代标准参照材料的放射性碳同位素(14c)的比例，其可以大于100％，因为20世纪50年代的核试验计划仍然有效而没有停止。

84、另外，生物碳的含量是指相对于3-羟基丙酸盐晶体中包含的总碳含量的生物碳的含量。随着该值越大，其可以对应于环境友好的化合物。

85、同时，如果3-羟基丙酸盐晶体的放射性碳同位素含量(pmc)和生物碳含量太低，则环境友好性降低，这不能被视为生物衍生材料。

86、3-羟基丙酸盐晶体的结晶状态可以通过x射线衍射(xrd)图中的峰等来确认。

87、例如，在x射线衍射(xrd)分析的过程中，3-羟基丙酸盐晶体可以在8°至22°的2θ值范围内表现出晶格之间的峰。

88、例如，当浓缩液包含氢氧化镁(mg(oh)2)，并且形成的3-羟基丙酸盐晶体是mg(3hp)2时，在mg(3hp)2的x射线衍射(xrd)分析的过程中，由于3-羟基丙酸与镁之间的键合，可以在8°至15°的2θ值范围内出现晶格之间的峰。这种峰表现出与氢氧化镁(mg(oh)2)或硫酸镁(mg(so4))的x射线衍射(xrd)分析结果不同的结果。作为x射线衍射(xrd)分析的结果，可以确认，当在8°至15°的2θ值范围内出现特定峰时，形成mg(3hp)2晶体。

89、具体地，在mg(3hp)2的x射线衍射(xrd)分析的过程中，可以在8°至15°的2θ值范围内出现3个以上、4个以上或5个以上峰，例如，峰可以分别出现在8.2°至9.3°、9.5°至11.0°、11.2°至12.7°、12.9°至13.3°和13.5°至14.8°的2θ值范围内。

90、另外，当浓缩液中包含氢氧化钙(ca(oh)2)并且由此形成的3-羟基丙酸盐晶体为ca(3hp)2时，在ca(3hp)2的x射线衍射(xrd)分析的过程中，由于3-羟基丙酸与钙之间的键合，可以在10°至22°的2θ值范围内出现晶格之间的峰。这种峰表现出与氢氧化钙(ca(oh)2)或硫酸钙(ca(so4))的x射线衍射(xrd)分析结果不同的结果。作为x射线衍射(xrd)分析的结果，可以确认，当在10°至22°的2θ值范围内出现特定峰时，形成ca(3hp)2晶体。

91、具体地，在ca(3hp)2的x射线衍射(xrd)分析的过程中，可以在10°至22°的2θ值范围内出现3个以上、5个以上、7个以上或9个以上峰，例如，峰可以分别出现在10.0°至11.0°、11.1°至11.6°、11.6°至12.5°、12.7°至13.6°、13.8°至16.0°、17.0°至18.0°、19.0°至19.8°、20.2°至21.2°或21.5°至22.0°的2θ值范围内。

92、同时，入射角(θ)是指，在其中x-y平面中的横轴(x轴)为入射的x射线的入射角(2θ)的两倍的数值，且x-y平面中的纵轴(y轴)为衍射强度的图上，第一微分值(切线的斜率，dy/dx)为0的点，其中，随着入射的x射线的入射角的两倍的数值(2θ)(其为横轴(x轴))在正方向上增加，作为横轴(x轴)的x射线的入射角的两倍(2θ)相对于作为纵轴(y轴)的衍射强度的第一微分值(切线的斜率，dy/dx)从正值变为负值。

93、另外，由x射线衍射(xrd)分析得到的，3-羟基丙酸盐晶体在晶体中原子之间的距离(d值)可以为以上且以下、以上且以下、以上且以下、以上且以下。

94、例如，当3-羟基丙酸盐晶体是mg(3hp)2时，在8°至15°的2θ值范围内出现的峰的晶体中原子之间的距离(d值)可以为以上且以下、以上且以下、以上且以下、以上且以下。

95、另外，当3-羟基丙酸盐晶体是ca(3hp)2时，在10°至22°的2θ值范围内出现的峰的晶体中原子之间的距离(d值)可以为以上且以下、以上且以下、以上且以下、以上且以下或以上且以下。

96、另外，3-羟基丙酸盐晶体的玻璃化转变温度可以为-55℃以上且-30℃以下，熔点可以为30℃以上且170℃以下，结晶温度可以为25℃以上且170℃以下。

97、玻璃化转变温度、熔点和结晶温度可以通过3-羟基丙酸盐晶体的差示扫描量热法(dsc)测量，其中，测量过程中的加热速率可以为1至20℃/min。此外，3-羟基丙酸盐晶体的玻璃化转变温度可以为-55℃以上且-30℃以下、-50℃以上且-35℃以下或-45℃以上且-40℃以下。此外，3-羟基丙酸盐晶体的熔点可以为30℃以上且170℃以下、31℃以上且160℃以下、32℃以上且150℃以下。此外，3-羟基丙酸盐晶体的结晶温度可以为25℃以上且170℃以下、27℃以上且160℃以下或30℃以上且150℃以下。此外，3-羟基丙酸盐晶体的结晶稳定性区间可以为-40℃至150℃。

98、3-羟基丙酸盐晶体中包含的3-羟基丙酸盐的纯度可以计算为具有结构式1和/或结构式2的化合物的质量相对于回收的全部晶体的质量的百分比(％)。例如，3-羟基丙酸盐晶体中包含的3-羟基丙酸盐的纯度可以是70％以上、80％以上、90％以上、70％至99.9％、80％至99.9％、90％至99.9％、70％至99％、80％至99％或90％至99％，但是不限于此。

99、根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺可以包括：发酵具有3-羟基丙酸生产能力的细菌菌株以生产3-羟基丙酸发酵液；和在形成3-羟基丙酸盐晶体的步骤之前，浓缩所述发酵液以形成包含300g/l以上的3-羟基丙酸的浓缩液。

100、具有3-羟基丙酸生产能力的细菌菌株可以包含编码选自甘油脱水酶和醛脱氢酶中的至少一种或两种蛋白质的基因。

101、在一个实例中，3-羟基丙酸生产菌株可以进一步包含编码甘油脱水酶再激活剂(gdrab)的基因(gdrab)。在一个实例中，3-羟基丙酸生产菌株可以是还能够生物合成维生素b12的细菌菌株。

102、甘油脱水酶可以由dhab(genbank登录号u30903.1)基因编码，但是不限于此。dhab基因可以是来自肺炎克雷伯菌(klebsiella pneumonia)的酶，但是不限于此。编码甘油脱水酶的基因可以包括编码dhab1、dhab2和/或dhab3的基因。在保持将甘油分解为3-羟基丙醛(3-hpa)和水(h2o)的酶活性的范围内，甘油脱水酶蛋白和编码它的基因可以包括在基因和/或氨基酸序列中的突变。

103、编码醛脱氢酶(aldh)的基因(aldh)可以是，例如，来自大肠杆菌(escherichiacoli)或大肠杆菌k12 mg1655(e.coli k12 mg1655)细胞系的aldh(genbank登录号u00096.3；ealdh)基因、来自肺炎克雷伯菌(klebsiella pneumoniae)的puuc基因和/或来自巴西固氮螺菌(azospirillum brasilense)的kgsadh基因，但是不限于此。在保持由3-羟基丙醛产生3-羟基丙酸的活性的范围内，醛脱氢酶蛋白和编码它的基因可以包括在基因和/或氨基酸序列中的突变。

104、用于生产发酵液的培养基可以在用于生产3-羟基丙酸的目的的范围内选择而没有限制。在一个实例中，培养基可以包含甘油作为碳源。在另一实例中，培养基可以是粗甘油和/或预处理的粗甘油，但是不限于此。在一个实例中，生产培养基可以进一步包含维生素b12。

105、在发酵具有3-羟基丙酸生产能力的细菌菌株以生产3-羟基丙酸发酵液的步骤中，3-羟基丙酸发酵液中包含的3-羟基丙酸的浓度可以是1至200g/l、10至150g/l、30至130g/l或40至100g/l。

106、另外，发酵可以是中性发酵，例如，在发酵过程中可以保持在6至8、6.5至8、6至7.5或6.5至7.5的ph范围内，但是不限于此。ph范围可以根据需要适当地调节。可以加入碱金属盐用于中性发酵。碱金属盐可以包含mg2+、ca2+或它们的混合物。此外，碱金属盐可以是ca(oh)2或mg(oh)2，但是不限于此。

107、根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺可以进一步包括：从发酵液中去除(分离)细胞；使所述发酵液和/或已去除细胞的发酵液纯化和/或脱色；和/或在生产3-羟基丙酸发酵液的步骤之后，过滤发酵液和/或已去除细胞的发酵液。

108、细胞的去除(分离)可以通过在细胞(菌株)去除目的的范围选择本领域中已知的方法进行，而没有限制。在一个实例中，细胞的分离可以通过离心分离来进行。

109、使发酵液和/或已去除细胞的发酵液纯化和/或脱色的步骤可以通过在发酵液纯化的目的的范围内选择本领域中已知的方法进行，而没有限制。例如，所述步骤可以通过将活性炭与发酵液混合，然后去除活性炭来进行，但是不限于此。

110、过滤发酵液和/或已去除细胞的发酵液的步骤可以通过在去除固体杂质、去除蛋白质和/或具有疏水官能团的材料、和/或脱色的目的的范围内选择本领域中已知的方法来进行，而没有限制。例如，所述步骤可以通过过滤器过滤和/或活性炭过滤方法来进行，但是不限于此。

111、根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺可以包括：在发酵具有3-羟基丙酸生产能力的细菌菌株以生产3-羟基丙酸发酵液的步骤之后，浓缩所述发酵液以形成包含3-羟基丙酸的浓缩液。

112、发酵液的浓缩可以通过蒸发所述发酵液(例如，发酵液的液体组分)来进行。

113、浓缩可以通过通常可用于蒸发发酵液的液体组分的任意手段进行。例如，浓缩可以通过旋转蒸发、蒸发浓缩、真空浓缩、减压浓缩等进行，但是不限于此。

114、在一个实例中，与浓缩之前相比，浓缩之后发酵液中的3-羟基丙酸的浓度可以增加2至50倍、2至40倍、2至30倍、2至20倍、2至10倍、5至50倍、5至40倍、5至30倍、5至20倍或5至10倍。

115、根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺可以包括：在形成3-羟基丙酸盐晶体的步骤之后，制备包含从浓缩液中分离的3-羟基丙酸盐晶体的溶液。

116、如上所述，随着在发酵工艺中产生3-羟基丙酸盐晶体，除了3-羟基丙酸盐晶体之外，其中发酵液被浓缩的浓缩液还可以包含大量杂质，如细菌菌株、碳源和碱金属盐。然而，在根据本发明的一个实施方案的回收3-羟基丙酸的工艺中，可以通过固-液分离以及从浓缩液中回收3-羟基丙酸盐晶体来去除杂质，并且即使在通过将分离的3-羟基丙酸晶体溶解在诸如蒸馏水的溶剂中而制备的溶液中也可以不包含杂质。

117、因此，当在没有从浓缩液中分离3-羟基丙酸晶体的情况下向浓缩液中加入氨时，浓缩液中包含大量杂质，这会使得难以最终回收高浓度和高纯度的3-羟基丙酸。

118、例如，可以使用过滤瓶、真空泵等从浓缩液中分离3-羟基丙酸盐晶体，并且可以将分离的3-羟基丙酸盐晶体溶解在诸如蒸馏水的溶剂中以生产3-羟基丙酸盐晶体的水溶液。

119、包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液可以包含浓度为100g/l以上、150g/l以上或200g/l以上的3-羟基丙酸盐晶体，并且可以包含浓度为800g/l以下、750g/l以下或700g/l以下的3-羟基丙酸盐晶体。如果包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中所包含的3-羟基丙酸盐晶体的浓度太低，则最终回收的3-羟基丙酸的浓度会降低，如果3-羟基丙酸盐晶体的浓度太高，则3-羟基丙酸会析出，或者析出后的固相浓度会太高，因此，回收率会由于流动性的降低而降低。

120、根据本发明的另一实施方案，提供了一种包含3-羟基丙酸的浆料组合物，其包含由下面结构式4表示的沉淀物和3-羟基丙酸：

121、[结构式4]

122、阳离子(oh)p

123、在结构式4中，阳离子是碱金属盐的阳离子，例如，其可以是mg2+或ca2+，但是在mg2+的情况下，可以更有效地形成沉淀物。

124、此外，p是与阳离子结合的氢氧根离子(oh-)的数目，该数目为1以上的整数。

125、除了沉淀物和3-羟基丙酸之外，浆料组合物还可以包含氨和铵离子。

126、另外，根据本发明的一个实施方案，在回收3-羟基丙酸的工艺中可以形成浆料组合物，例如，可以在向包含3-羟基丙酸盐晶体的溶液中加入氨的步骤中形成浆料组合物。

127、沉淀物的粒径可以是1.0μm以上、1.5μm以上、10.0μm以上、13.0μm以上或15.0μm以上，且300.0μm以下、250.0μm以下、200.0μm以下、150.0μm以下、100.0μm以下、50.0μm以下或30.0μm以下。由于沉淀物满足上述粒度，可以非常容易地从浆料中进行过滤分离。沉淀物可以表现出各种颗粒形状，如角形、球形、板形和针形。此外，可以通过扫描电镜(sem)测量沉淀物的粒度。此时，基于包含在沉淀物中的晶面之间的直线距离中距离最长的晶面之间的直线距离来测量沉淀物的粒度。

128、有益效果

129、在本发明提供的回收3-羟基丙酸的工艺中，可以通过3-羟基丙酸盐的结晶来容易地分离副产物和/或添加剂，从而回收高纯度的3-羟基丙酸盐。通过从向回收工艺中加入氨而制备的浆料中分离沉淀物的步骤等，可以以高纯度和高收率回收3-羟基丙酸。此外，沉淀物可以作为中和剂重复使用，并且从过滤了沉淀物的滤液中回收的含氮化合物如氨可以在肥料生产工艺等中回收利用，从而抑制废弃物的产生并且提供环境友好的3-羟基丙酸回收工艺。