Способ выделения кето-2-l-гулоновой кислоты из ферментационного сусла

 

Изобретение относится к способу выделения кето-2-1 -гулоновой кислоты из ферментационного сусла, содержащего главным образом кальциевую соль кето-2-L- гулоновой кислоты, путем проведения следующих последовательных операций.. 1) отделение нерастворимых веществ 2) деминерализация профильтрованного сусла, 3) выделение кето-2- -гулоновой кислоты Степень чистоты получаемого продукта 89%

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 12 P 7/60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ollvIcAHvIE изоьр ткниф, К ПАТЕНТУ > ! (,Д (21) 4614906/13 (22) 2.09,89 (31) 8811902 (32) 13,09.88 (33) FR (46) 07.11,92. Б ол. N 41 (71) Рон-Пуленк Санте (FR) (72) Жан-Пьер Бартоль, Жан Филиппи, Орелия Жажер-Седдик, Изидор Ле Фюр и ЖанИв Поммье (FR) (56) Опубликованная заявка Японии К. 5266684, кл. С 12 D 1/02, 1977, Изобретение относится к области микробиологических процессов, участвующих, в частности, в получении аскорбиновой кислоты, Кето-2-L-гулоновая кислота, промежуточное вещество в синтезе аскорбиновой кислоты, обычно присутствует в ферментационном сусле соответствующих микроорганизмов в форме кето-2-L-гулоната кальция. Для его превращения в аскорбиноeyIo кислоту особенно удобно иметь кето-2L-гулоновую кислоту в свободной форме (2К-LG-Н), или в форме соли натрия (2К-LGNa), в возможно более чистой форме.

Известен способ получения практически чистого кето-2-L-гулоната натрия из ферментационного русла, содержащего кето-2-L-гулонат кальция. Однако промышленное применение этого способа не позволяет непосредственно получать чистую кето-2-!гулоновую кислоту, которая необходима для последующего превращения в аскорбиновую кислоту.

„„. >Ц„„1774951 АЗ (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КЕТО-2-!..-ГУЛОНОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ФЕРМЕНТАЦИОННОГО СУСЛА (57) Изобретение относится к способу выделения кета-2-! -гулоновой кислоты из ферментационного сусла, содер>ка щего главным образом кальциевую соль кето-2-!.гулоновой кислоты, путем проведения следующих последовательных операций:. 1) отделение нерастворимых веществ, 2) деминерализация профильтрованного сусла, 3) выделение кето-2-L-гулоновой кислоты. Степень чистоты получаемого продукта 89%

Цель изобретения — повышение чистоты выделяемого продукта.

Установлено, что практически чистая кето-2-!=гулоновая кислота мо>кет быть получена . c хорошим выходом из ферментационных сусел. которые содержат кето-2-L-гулонат кальция, простым и легко воспроизводимым способом.

Ферментационные среды. приводящие к 2К-LG-H, обычно содержат кроме кето-2-Lгулоновой кислоты в форме соли кальция, нерастворимую биомассу и органические и неорганические примеси, причем неорганические примеси состоят в основном из неорганических анионов в со«етании с катионами металлов, например. ионами натрия, калия или магния.

Способ в соответствии с I1зобретением состоит в реализации следующи последовательных этапов:

1) отделение нерастворим,t, «еществ от ферментационного сусла, 2) деминерализацил отфильтрованного сусла, 1774951

3) выделение кето-2-L-гулоновой кислоты.

Способ мо>кет быть реализован непрерь«вно или периодически.

Биомасса и нерастворимые вещества, которые обычно составляют 1,5 — 3% от мас сь«всего сусла, могут быть отделены от сусла следу«ощим образом: центрифугированием после коэгулированил с помощью коагулянта, например полиакриламида; фильтрованием при пониженном давлении, после коагулирования при помощи такого коагулянта. как полиакриламид, и добавления фильтрующей добавки, такой как древесная мука или диатомовая земля; ультрафильтрованием через соответствующие органические или неорганические мембраны (поливинилдифторовь«е мембра««ы или мембраны, образованные 7г02 на углеродной матрице), Сусло, освобожденное от биомассы и от нерастворимых веществ, подверга«от концентриравани«о или выпариванию при по««и>«<е««ном давлении, при температуре ниже

60 С до объема 1/4 — 1/3 первоначального объема или с помощью обратного осмоса через полисульфановую мембрану при температуре около 50 С до половины начального обьема.

Концентрированное сусла обычно подкисля«ат Г«утем доадвления кон центриро ва ««;ой серной кислоты в практически стехиометри «еском количестве «10 отнашени«о к кальцию, который присутствует, при температуре не выше 40 С. Суль.. ;: т кальция, который осаждается, отделяют фильтрованием и промывают водой. Фильтрат, содержащий различные катионы, главными из которых являются неосажденный кальций, натрий, калий и магний, декатианизируют и подкисляют при прохождении через колонку с полимерной катионообмснной смолой в кислотном цикле, предпочтительно типа сульфаниевой.

Перед концентрированием можно также декатианизировать и подкислить сусло путем прямого праха>кденил через катионную смолу в кислотной форме, предпочтительно сульфоновую.

Освобожденное от седиментов и катионов, в случае необходимости концснтрированное сусло может быть освобождено от анионав в растворе путем прохожденил через полимерную анионообменную смолу, предпочтительна типа д«лалкиламино.

Затем деминерализованный раствор концентриру«от выпариванием при пониженном давлении, при температуре ниже

60 С до 70/, первоначального обьема. Кристаллизация кето-2-L-гулоновой кислоты происходит при дополнительном выпаривании при пониженном давлении, при температуре около 40 С до уменьшения объема на

5 30 — 40j и последу«ощем охлаждении кристаллического раствора, Особенно выгодно осуществлять кристаллизацию непрерывно в кристаллизаторе, который работает при выпаривании при

10 пониженном давлении, при температуре, близкой к 40 С, кристаллизатор.оборудован внешним обменником. Получаемые кристаллы отделяют фильтрованием или отжиманием, затем их промывают водой.

15 Кето-2-1 -гулоновую кислоту выделяют в форме моногидрата, чистота которога близка к 100/, молекула воды гидратирования может быть удалена нагревом при пониженном давлении.

20 Обычно сушка кристаллов кето-2-1 -г«>«лановой моногидратной кислоты осуществляется транспортировкой в потоке горячего воздуха, В соответствии с изобретением кето-225 L-гулоновая кислота может быть также получена после зкстрагирования концентрированного сусла и деминерализации при помощи подходящих органических раствог рителей, которые выбирают из алифатиче30 ских или ароматических углеводородов, которые могут содержать галоген и содержать в растворе алифатический амин, предпочтительно вторичный, имеющий более 20 атомов углерода. Полученный таким обра35 зом органический рэствар может быть зкстрэгирован водным раствором сильной неорганической кислоты, катару«о выбирают из соляной, серной или азотной, с концентрацией до 0,5-3 н.

40 Полученный водный раствор может быть сконцентрирован до сухого состолния, получают монагидрат кето-2-L-гулоновой

1<ислоты в форме порошка, чистота обычно превышает 90 /.

45 Пример 1. A. Используют ферментационное сусло, полученное от культуры бактерий семейства согупе, явля«ощихся продуктом кето-2- =гулоновой кислоты, в котором содержится около 1,6/ биомассы и

50 нерастворимых и около 10О/ кето-2-1=гуланата кальция, Биомассу и нерастворимые можно отделить одним из следу«ощих методов:

1) Пропускают 123 кг ферментационно55 ro сусла, содержащего около 2 кг твердых веществ, через мембрану для ультрафильтрации CARBOSEP с пор«истостью 80000 0А при температуре 40 С, Получается 112 кг пермеата, свободного ат нерастворимых продуктов, и 11 кг ретентата, содер>кащего

1774951 полностью все нерастворимые, в котором кон центра ция кето-2-L-гул о ната кал ьция равна его концентрации в пермеэте.

Остаток экстрагируют диафильтрованием в процессе ультрафильтрования, которое проводится идентично описанному выше, за счет добавления к остатку воды. Диафильтрацию прекращают, когда содержание кето-2- -гулоната кальция в объединенном пермеате соответствует степени извлечения не менее 99/о, 2) К 500 г сусла при энергичном перемешивании добавляют 20 смз водного раствора флокулянта типа полиакриламида

FL0ERGER 8850 с концентрацией 5 г/л. После нескольких минут контакта добавляют при непрерывном интенсивном перемешивании 10 г древесной муки.

Полученную смесь фильтруют через фильтровальную ткань при пониженном давлении (300 мм рт.ст.; 40 КПа).

Осадок промывают водой в количестве

50 см . Потери кето-2- -гулоната кальция

3 составляют ме»ее 2%. Вес фильтрата. содержащего 9,4/ кето-2-Е-гулоната кальция, 520 г.

3) 200 л сусла с содержанием твердых

2,7О/ коагулируют с помощью 8 л водного раствора флокулянта типа полиакриламида (FL0ERGER 8850) с концентрацией 5 г/л и затем вводят непрерывно со скоростью

2000 л/ч в осветительную (фильтрующую) центрифугу с эквивалентной поверхностью тарелок 7200 м .

Собирают осветленное сусло с содержанием твердых 0,1 /.

Б. Освобожденное от нерастворимых сусло можно сконцентрировать одним из следугощих методов:

1) Концентрируют 225 л свободного от нерастворимых сусла упариванием при пониженном давлении (72 мм рт.ст.; 9,5 КПа) при температуре 47 С до объема 62 л.

Термическая диссоциация — в пределах

0,5 / .

2) Концентрируют 60 л свободного от нерастворимых сусла пропусканием через ячейку обратного осмоса с полисульфоноными мембранами (РС(2 99) со скоростью

25 n/÷,ì при температуре ни>ке или равной

50 С до дости>кения объема 30 л.

В, Ц колеблющийся реактор с поддер>киваемой температурой 75 С, в котором содержится 2 л концентрированного сусла, полученного одним из описанных на стадии

Б методов, добавляют концентрированную серную кислоту в количестве, соответствующем в молях общему количеству кальция в реакторе, а именно 100 см .

Сульфат кальция, осаждающийся в виде дигидрата, отделяют фильтрованием и проMbtB3IOT BOPOI4, Содержание кето-2-L-гулоновой кисло5 ты в фильтрате и объединенных промывных водах составляет 99,5 мол.7; от исходного.

Степень удаления кальция равна 95;4.

Г. Пропускают 3 л полученного на стадии В фильтрата (смешанного с водами от

10 промывания осадка сульфата кальция) через колонну высотой 80 см и диаметром 5 см, содержащую 1,6 л сильной катионообменной смолы (Amberlite )PC 120) в кислотной форме.

15 После промывания получают 5.5 л сусла с содержанием серы в золе менее 1О/ в расчете на кето-2-Е-гулоновую кислоту. находящуюся в растворе.

Степень регенерации кето-2- -гулоно20 вой кислоты выше 99,57,.

Д. Пропускают 0,4 о сусла, полученного на стадии Г через колонну высотой 10 см и диаметром 1,4 см со слабой анионообменной смолой (АпгЬегИсе i RA 93) с целью умень25 шить содержание серной кислоты в подкисленном сусле в 10 раз.

Потери кето-2-1-гулоновой кислоты не превышает 2/ от введенного количества.

Е, 5000 г сусла. полученного на стадии

30 Д, концентрируют упариванием. так чтобы получить 3430, г раствора с содержанием кето-2- -гулоновой кислоты 1170 r и примесей 255 г.

Полученный таким образом концентрат

35 подвергают далее частичному концентрированио при пониженном давлении (40 мм рт.ст.; 5,3 КПа) и температуре 40 С до веса

2010 г. Зто дополнительное концентрирование вызывает кристаллизацию гидрата ке40 то-2-L-гулоновой кислоты. Кристаллическую массу охлаждают до 25 С. Кристаллы отделяют фильтрованием и промывают водой, Таким образом получают 930 г гидрата кето2-L-гулоновой кислоты с чистотой выше 99 /

45 и содержанием серы в золе ни>ке 0,17,.

Выход 73 /. заточник от фильтрования кристаллов объединяют с промывными водами и затем концентрируют при пониженном давлении

50 (40 мм рт.ст„ 5,3 КПа) до веса 710 г. После охлаждения кристаллы отделяют фильтрованием и промывают водой. Получают таким образом 285 r моногидрата кето-2-L-гулоновой кислоты 89 /, чистоты, 55 Влажные кристаллы (5Я/, воды) моногидрата кето-2- -гулоновой кислоты чистотой выше 99О/, (9400 г) высушивают в циркуляционной сушилке с пневматическим транспортом, носитель — воздух. нагретый до

75ОС, время пребывания 3 с.

1774951

Составитель О.Скородумова

Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Редактор Е ><ор«а

Заказ 3943 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, МоСква, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул:Гагарина, 101

Так получают 8850 г моногидрата кето2-L-гулоновой кислоты. Моногидрат кето-2L-гулоновой кислоты можно обезводить нагреванием в течение нескольких часов при 40 С и пониженном давлении (5 мм 5 рт,ст,; 0,67 кПа), Пример 2. Приводят в контакт в течение 0,5 ч при 50 С 1 л свободного от твердых и от катионов сусла, содержащего

80 r кето-2-L-гулоновой кислоты чистотой 10

84, и 1 л раствора 260 г вторичного алифатического амина с 26 атомами углерода в смеси алифатических углеводородов с числом атомов углерода 10 — 16 (в керосине).

При концентрировании раствора досуха 15 получают 81,5 г кристаллического продукта, в котором содержится 89 I моногидрата кето-2-L-гулоновой кислоты.

Формула изобретения 20

Способ выделения кето-2-L-гулоновой кислоты из ферментационного сусла, содержащего кальциевую соль кето-2-L-гулоновой кислоты, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты выделяемого продукта, содержащиеся в ферментационном сусле нерастворимые вещества отделяют центрифугированием или фильтрованием в присутствии флокулянта и фильтрующей добавки или ультрафильтрацией, фильтрат концентрируют, подкисляют его серной кислотой, взятой в стехиометрическом количестве IlO отношению к содержанию кальция в фильтрате, отделяют осадок сульфата кальция фильтрованием, затем пропускают фильтрат через катионообменную колонну в кислотном цикле и через анионообменную колонну, деминерализованный раствор или концентрируют упариванием с последующей кристаллизацией, или подвергают экстракции смесью углеводородов С1о-С16, содержащей вторичный алифатический амин с 26 атомами углерода, с последующей резкстракцией водным раствором азотной кислоты и концентрированием досуха полученного водного раствора.