Способ выделения лимонной кислоты и ее солей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< ц998504 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5})м. Кл .

С 12 Р 7/48 (22) Заявлено 14.08.81 (21) 3343036/28-13 с присоединением заявки ¹

Гооудорстоевлыб кемлтет

СССР оо делам лзабретелк» и открытий (23) Приоритет (53) Уд К661.734. .1 (088.8) Опубликовано 23.02.83 Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 25.02.83

P.ß. Карклннь, Л. О. Раминя, Я. К. Лемба, Н.М. КрролькоВ;

А.Б.Лозннов, Т.В.Финогенова, Г.В. Бнцншвнлн g Н.Г :ГйгФ)тФЯ ЩМ .у, i;jp -"" "-1,.

Экспериментальный завод биохимических и паратов :";:: -.;.;1 "

АН Латвийской ССР j (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ

И ЕЕ СОЛЕЙ

Изобретение относится к мнкробнологической промышленности, а именно к спо собам выделения лимонной кислоты и ее солей нз ферментацнонных растворов, полученных прн культивировании дрожжей

5 на углеводородсодержащнх субстратах.

Известно, что прн обработке ферментатнвного раствора, полученного после отделения биомассы, используют различные вещества для его очистки, например прн- 1о меняют акрнловую кислоту и ее производные $1).

Но эти вещества, осветляя н очищая ферментатнвный раствор не полностью, в процессе дальнейшей его обработки вызы-1 вают коагуляцню примесей в упаренном концентрнрованном растворе. Поэтому требуется дополнительная фнльтрацня, ко» торая протекает замедленно н тем самым осложняет н замедляет процесс выделення2о продукта.

Известно также применение кизельгура для очистки ферментатнвных растворов, содержащих остаточные углеводороды (2$

J

Но кнзельгур не обеспечивает необходнмой чистоты ферментатнвного раствора н, кроме того, фнльтрацня протекает медленно.

Фильтрация через асбестовые фильтры не дает прозрачных фнльтратов и процесс осуществляется медленно.

Известно также применение минерала клиноптнлолнта в качестве сорбента для очистки пищевого спирта от примеси метанола, прн этом сорбцнонные свойства клнноптнлолита активируют нагреванием прн 300-350 С в течение g ч (3).

Наиболее блнзкнм к предлагаемому. по технической сущности н достигаемому эффекту является способ выделения лимонной кислоты н ее солей нз ферментатнвного раствора, полученного после культ внровання дрожжей СопдМа на углеводородсодержащем субстрате, заключающийся в том, что сначала центрнфугнрованнем отделяют биомассу дрожжей, затем полученную жидкость пропускают через слой активного угля, после чего концентрируют

0,21

8,4

3,15

78,9

Смесь клиноптилолита с активным ут лем (2 об.%) 0,44

0,08

8,4 0,65

98,1.

Та же смесь (3 об.%) 99,0

0,55

0,10

21,2

1,00

3 9985 и упаривают до сухого остатка, содержащего цитрат и нэоцитрат натрия. Выход продукта от егЬ содержания в фермента тивном растворе составляет 86-96% 4), Недостатком известного способа является невозможность выделить из ферментативного раствора кристаллический продукт без примесей, После фильт;рации через активный уголь в растворе остаются остаточные парафины, промежуточные 10 продукты ферментации, неиспользованные продуцентом компоненты питательной среды, которые переходят в конечный продукт. Кроме того, фильтрапия ферментативного раствора через активный уголь rs протекает медленно.

Целью изобретения является увеличение выхода и чистоты кристаллических продуктов (лимонной кислоты и ее солей) из ферментативных растворов, полученных 2я после культивирования продуцента на углеводородсодержаших субстратах, со сте-пенью чистоты конечных продуктов до реактивной.

Поставленная пель достигается тем, . 2$ что согласно способу выделения лимонной кислоты и ее солей из ферментативного раствора, полученного культивированием продуцента на углеводородсодержашей среде, предусматривающему отделение gp биомассы от ферментативного раствора, фильтрацию его через слой активного угля, упаривание и кристаллизацию, перед фильтрацией ферментативный раствор нагревают до 60-8СРС, а фильтрацию

35 осушествляют через слой смеси активного угля и клиноптилолита,взятых в соотАктивный уголь (2 об.%) 0,44

При етом скорость фильтрации ферментативиого раствора через смесь клиноптилолита с активным углем в 5-8 раэ превышает скорость фильтрации через активный уголье

04 4 ношении 1: 1, предварительно выдерживая смесь в воде в течение 1-3 н.

Процесс выделения лимонной кислоты и ее солей осуществляют следующим образом.

Ферментативный раствор получают после культивирования продуцента лимонной кислоты на среде, в которой в качестве единственного источника углерода исполь-, зуют н-алканы, В таком растворе содержатся лимонная кислота, биомасса продуцента, остаточные н-алканы, неиспользованные компоненты питательного субстрата, промежуточные продукты биосинтеэа. Основную часть биомассы продуцента отделяют центрифугированнем. Однако всю биомассу отделить центрифугированием нельзя. В центрифугате содержат. ся остатки биомассы. Фильтруюшую смесь . приготавливают, смешивая активный уголь и клиноптилолит 1: 1. Приготовленную смесь замачивают водой и выдерживают в течение 1-3 ч. Затем смесь с водой подают на нутч-фильтр, вода стекает и на фильтре образуется однородный пориотый фильтруюший слой. Количество фильтрующей смеси устанавливают в зависимости от степени загрязненности ферментативной жидкости — 2-4% от ее объема. Перед фильтрацией ферментативный раствор нагревают до 60»80оС. Затем горячий раствор пропускают. через нутчфильтр с фильтрующей смесью.

В таблице приведены сравнительные результаты фильтрации ферментативного раствора (содержанне лимонной кислоты

80,8 г/л).

Прозрачный, очишенный от биомассы и нежелательных примесей ферментативный раствор можно использовать для выделения кристаллических продуктов: лимонной кислоты и ее солей (натрия ли504 4 смесь клиноптилолнта с активным углем приготавливают как в примере 1. Коли чество смеси 3-% от обьема ферментатив- ного раствора. Раствор, нйгретый до 80 С пропускают через путч-фипьт . с фнл трующей смесью. Раствор фильтруется в

6 раз быстрее, чем через спой активного угля

B фильтрате содержание в-алканов

0,1 г/л, оптическая плотность 1,0.

Кристаллы натрия лнмоннокислого трехзамещенного получают как в примере 1. Получено 136 г кристаллического . продукта (в пересчете на 100%-ный и СьН О-,. 5,5 Н2О), 99,0% от содержания етой соли в феументативном растворе.

Пример 3. ферментативиый раствор (после отделения биомассы центрифугнрованием) содержит лимонную. кислоту 74,8 г/л, остаточные и-алканы

2,23 г/л и другие примеси, его оптическая плотность составляет 115,5; Об работке подвергают 100 мл такого раотвора. Фнльтрующую смесь готовят смешиванием активного угля н клиноптило лита в соотношении 1: 1, полученную смесь заливают водой и выдерживают в течение 3 ч. Для фильтрации используют

4% фильтрующей смеси от объема ферментативного раствора. Ферментативный расТ=вор нагревают до 85оС и затем пропускают через фильтруюшую смесь. После фильтрации содержание н-алканов в филь рате составляет 0,115 г/л, оптическая плотность 0,75.

Кристаллы натрия лимоннокислого трехзамещенного получают как в примере 1.

Получено 12,33 г кристаллического про дукта (в пересчете на 100% ный

М С Н О- . 5,5 H O), что составляет

96,9% от начального содержания нитрата в ферментативном растворе.

После двойной кристаллизации получают продукт с содержанием основного веществ ва 99%.

П р н м е р 4. 100 мл ферментатив ного раствора с содержанием лимонной кислоты 74,8 г/л (в пересчете на

C6H8O - Н;О), остаточных в алканов

0,49 г/л подогревают до 70оС. Приготавливают фильтрукяцую смесь клиноптилолита с активным углем (1:1), которую вымачивают в течение 1 ч. Смесь (2% от объема раствора) добавляют в фермевтационный раствор, выдерживают при этой температуре в течение 30 мин при пере» мешивании и пропускают через путч-фильтр,,Получают прозрачный беспветный фильтрат — S ., 998 моннокислого одно-, двух-,н трехзамещенного, калия лимоннокислого одно, двух и трехзамещенного, кальция, аммония и бария лимоннокислых).

Используя предлагаемый способ выде- S ленин, из ферментативного раствора вы-: деляют до 99%-основного вещества.

Пример 1. Ферментативный рас. твор получен путем культивирования дрожжевого продуцента Candid 8 роРмНс с

НММ 187 на среде, содержащей в качестве единственного источника углерода н-алканы, в течение 144 ч.

Ферментатнвный раствор содержит биомассу, основную часть которой отделяют центрифугированием. 0ентрифугат содержит

80,6 г/л лимонной кислоты (137,02г/л

ЗС(,НБО- 5,5 Н2О), 0,44 г/л остаточных е-алканов, остатки биомассы, другие примеси, его оптичео- 26 кая плотность 8,4. фильтрующую смесь приготавливают. путем .смешивания,клиноптилолита с активным углем в соотношении 1: 1 . Для . ,фильтрации используют 2%,фильтрукяцей смеси от объема ферментативного раствора. Данную смесь заливают водой и выдерживают в течение 2 ч. Затем смесь с водой подают на нутч-фильтр, вода стекает и на фильтре образуется однс 36 родный и пористый фильтрующий слой.

1 фильтрации подвергают 1 л раствора, предварительно нагретого до 70оС. Длительность фильтрации 2 ч, в то время как фильтрация через слой активного угля длится 16,5:ч. Фильтрат содержит

0,08 г/л остаточных н-алканов, оптнчеокая плотность его 0,65.

Очищенный, таким образом, фермента-; 46 тивный раствор нейтрализуют -до рН 7 едким натрием, упаривают и кристаллизуют. Кристаллы отделяют на нутч-фильтре, промывают дистиллированной водой и высушивают. Получено 134,42 г кристаллического натрия лимоннокислого трехзамещенного (в пересчете на 100%-ный Na C6H501» х 5,5 Н2О), Зто составляет 98,1% от первоначального содержания етой соли в ферментативном растворе.

Пример 2. Берут 1 л ферментативного раствора, который после отделения биомассы центрифугированием со держит 80,8 r лимонной кислоты . (137,36 г в пересчете на Кс С Н О х х5,5 H2O), 0,55 г/л остаточных н-алканов и другие примеси, оптическая плот-. ность его составляет 21,2. Фильтрующую

7 9985 с содержакием н-алканов 0,1 г/л. Фильтрат нагрева от до 70 С, добавляют угле» кислый кальций до рН 6,5, выдерживают при втой температуре 30 мин. Горячий раствор фильтруют через нутч-фильтр, s нитрат кальция промывают горячей водой, эатем разлагают 50%-ной серной кислотой при 90 С. Гипс отделяют фильтрованием. Полученный раствор лимонной кислоты упаривают в вакууме, кристаллизуют. Кристаллы отделяют фильтрацией, ирвмывают холодной водой и- сушат. Получают 7,14 r кристаллической лимонной кислоты (в пересчете на С Н О х

«Н О), т.е. 95,5% от начального содержания ее в ферментационном растворе.

После двойной кристаллизации получают продукт с содержанием основного вещества 99%.

Использование предлагаемого изобретения в производстве лимонной кислоты и ее солей из н-алканов позволит значительно снизить себестоимость этих продуктов. Клиноптилолит по сравнению с активным углем более дешевый продукт и использование смеси клиноптилолита с активным углем обходится дешевле, чем использование только активного угля

Фильтрация по предлагаемому способу 30 протекает в 5-8 раз быстрее, чем фильтрация через активный уголь (таблица).

Из ферментативных растворов, обработанных по данному способу, выделяют JIB» мониую кислоту и ее соли различной cre04 8 пени чистоты — от технического продукта до препаратов с содержанием основного вещества 99%.

Формула изобретения

Способ выделения лимонной кислоты и ее солей из ферментативного раствора, полученного культивированием продупента на углеводородсодержащей среде, предусматривающий отделение биомассы от ферментативного раствора, фильтрацию его через слой активного угля, упаривание и кристаллизацию, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения выхода и чистоты целевого продукта, перед фильтрацией ферментативный растрор нагревают до 6 0-80оС, а фильтрацию осуществляют через слой смеси активного угля и клиноптилолита, взятых в соотношении 1:1, предварительно выдерживая смесь в воде в течение 1-3 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Англии No 1176776,кл. С 6 )-, опублик. 1970.

2. Мальтон О. Фильтрующая среда.-В евер.", 1978, 64 М 765, с. 261265.

З. Авторское свидетельство СССР

N 872546, кл. С 12 Н 1/04, 1979.

4. Патент Англии N 1381047, кл. С 2 С, опублик. 1975.

Составитель М. Ларина

Редактор Н. Рогулич Техред Л.Пекарь Корректор Е. Рошко

Зеиаэ 1074145 Тираж 521 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Финиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4