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Procédé de recristallisation périodique du citrate tricalcique pour obtenir le citrate acide dicalcique Domaine de la technologie Un but de l'invention est de fournir un procédé de recristallisation périodique du citrate tricalcique pour obtenir le citrate acide dicalcique en employant au cours de sa production industrielle l'acide citrique comme produit intermédiaire.
Etat existant de la technique Les procédés de recristallisation du citrate tricalcique pour obtenir le citrate acide dicalcique connus jusqu'à nos jours sont décrits par exemple dans le brevet d'invention français no. 1 127 820, selon lequel la recristallisation est effectuée en ajoutant le citrate tricalcique, sous des conditions physiques spécifiques, dans une solution de l'acide citrique. Le désavantage de cette méthode consiste dans un procédé de production discontinu, ce qui prolonge la durée de la production et diminue la production du citrate acide dicalcique.
Un autre procédé de recristallisation du citrate tricalcique connu jusqu'aujourd'hui est le procédé correspondant au brevet d'invention tchécoslovaque no.
3810/91. Le principe de ce procédé consiste dans le fait qu'un mélange de solutions de l'acide citrique pollué ou comme un produit de fermentation, du citrate tricalcique, de l'hydroxyde de calcium, du carbonate de calcium ou du chlorure de calcium à un pH de 2, 4 à 3, 5, réagit à une température au-dessus de 40 C dans un réacteur continu équipé d'un mélangeur ou dans une cascade de plusieurs
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réacteurs continus. Ensuite, le citrate acide dicalcique produit dans cette réaction est filtré et lavé dans un filtre à bande à vide. Le filtrat séparé par le filtrage du citrate acide dicalcique est neutralisé ensuite par le lait de chaux pour atteindre un pH de 4 à 7,5 dans une cascade de réacteurs continus équipés d'un mélangeur. Le procédé mentionné donne naissance au précipité de citrate tricalcique.
Ensuite, le citrate tricalcique sera séparé de l'eau mère dans un filtre à bande sous vide et utilisé soit comme matériel d'inoculation pour préparer le citrate acide dicalcique, soit traité pour obtenir l'acide citrique.
Il est vrai que le procédé de préparation décrit cidessus rend possible la continuation de la précipitation du citrate acide dicalcique, mais il présente en même temps plusieurs désavantages. Le désavantage principal consiste dans le fait que le procédé complet est réglé à base de la valeur du pH. A vrai dire, la valeur du pH est influencée par plusieurs facteurs : soit par la concentration résiduelle de l'acide citrique dans la solution après la séparation du citrate acide dicalcique, soit par la teneur en ions de calcium, sodium ou potassium contenus dans cette solution. Pour régler ce procédé, surtout la concentration résiduelle de l'acide citrique dans la solution est déterminante, mais elle n'est pas-comme il est évidentprécisément définie par sa valeur de pH.
Tout cela cause des problèmes pour préciser l'addition exacte des coagulants dans la solution, c'est-à-dire l'addition du citrate dicalcique, éventuellement de l'hydroxyde, du carbonate ou du chlorure de calcium.
Un autre désavantage consiste dans le fait que le procédé n'est pas discontinu alors que l'incrustation apparaît dans le tuyauteries aussi bien que dans les réacteurs continus ce qui peut provoquer la mise hors service de ces installations.
Substance de l'invention
Les désavantages mentionnés ci-dessus sont éliminés par le procédé de recristallisation périodique du citrate
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tricalcique pour obtenir du citrate acide dicalcique selon l'invention, quand la recristallisation a lieu dans un ou plusieurs réacteurs continus, et le citrate est obtenu par la neutralisation de l'eau mère à l'aide deal de calcium, après avoir séparé le citrate acide dicalcia . Le principe de cette conception technique consiste dans le fait que la solution de l'acide citrique et le citrate tricalcique et/ou l'hydroxyde de calcium, le carbonate de calcium ou le chlorure de calcium est additionnée périodiquement dans la suspension du citrate acide dicalcique,
tandis que la durée de la période pendant laquelle se font ces additions va de 1 jusqu'aux 100 heures et la durée de la réaction sans les additions des sels mentionnés ci-dessus représente 0,5 jusqu'aux 20 heures, quand la valeur finale de la concentration de l'acide citrique au cours de la recristallisation représente 40 à 200 g par litre de l'eau mère après la séparation du citrate acide dicalcique de la suspension et la durée du séjour de la suspension dans les réacteurs va de une seconde à 300 minutes.
La solution de l'acide citrique et le citrate tricalcique et/ou l'hydroxyde de calcium, le carbonate de calcium et le chlorure de calcium sont ajoutés dans la suspension du citrate acide dicalcique sous la forme d'un mélange. La suspension d'inoculation du citrate dicalcique est ajoutée en quantité de 0,1 à 90% de la suspension produite par le réacteur.
L'avantage de la solution proposée consiste dans le fait que l'addition du coagulant dans la solution contenant l'acide citrique, c'est-à-dire l'addition du citrate tricalcique, de l'hydroxyde, du carbonate ou du chlorure de calcium est définie sur base de la concentration de l'acide citrique, et pas sur base de la valeur du pH.
De cette manière, on rend plus facile le règlement du procédé complet de la coagulation, alors que dans la mesure finale on peut appliquer ce procédé avec succès aussi à l'échelle industrielle.
La concentration résiduelle de l'acide citrique ne peut
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pas descendre en dessous de 40 g/l, sinon un ralentissement de la réaction de coagulation apparaît, et une suspension non filtrable est produite. On a choisi la température de réaction entre 50 et 100 C, alors qu'il vaut qu'à température croissante, la vitesse de la réaction sera accélérée et le temps du séjour dans le réacteur nécessaire pour atteindre un haut rapport de production sera raccourci.
Comme agent d'inoculation on a appliqué avantageusement l'addition de la suspension du citrate acide dicalcique. De cette façon on atteint des caractéristiques de filtration régulières de la suspension du citrate acide dicalcique nouvellement créée.
Exemples de la réalisation de cette invention Exemple 1
La solution de fermention de l'acide citrique à concentration de 150 g/l est amenée périodiquement en quantité de 1 1/heure dans le réacteur continu réchauffé et équipé d'un mélangeur contenant une suspension du citrate acide dicalcique. On ajoute en même temps dans le réacteur le citrate tricalcique sous la forme d'une matière friable et sèche de 45% en quantité facilitant l'obtention de la concentration de l'acide citrique de 70 g/l dans l'eau mère, après avoir séparé le citrate acide dicalcique. La suspension du citrate acide dicalcique était prélevée en continu du réacteur afin que le volume de la suspension dans le réacteur soit maintenu constant c'est-à-dire à 5 litres.
La quantité de la suspension prélevée était approximativement de 1,3 l/h, alors que la durée de séjour de la suspension dans le réacteur était d'approximativement 230 minutes. La température de la suspension dans le réacteur était maintenue à 80 C.
Sous ces conditions, la recristallisation du citrate tricalcique en citrate acide dicalcique s'est faite avec un rendement de 98%. Après 10 heures de marche, l'addition de la solution de l'acide citrique et du citrate tricalcique a été interrompue pour une heure. Pendant cette pause on
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nettoyait les parties incrustées de l'équipement, c'est-àdire du mélangeur et de la tuyauterie, qui évacue la suspension du citrate acide dicalcique du réacteur.
Ensuite on recommençait à ajouter la solution de fermentation de l'acide citrique et du citrate acide dicalcique, et le cycle complet était répété périodiquement. La suspension du citrate acide dicalcique évacuée du réacteur était filtrée continuellement à l'aide d'un filtre de laboratoire et le gâteau était lavé à l'eau. A partir du citrate acide dicalcique, on préparait d'une manière commune l'acide citrique, qui correspondait dans tous ses paramètres à la pharmacopée européenne récente en vigueur.
L'eau mère produite par le filtrage du citrate acide dicalcique était neutralisée par le lait de chaux à une valeur pH de 7,5. La suspension du citrate tricalcique obtenue était filtrée à l'aide d'un filtre de laboratoire et le gâteau de matière sèche de 45% était ajouté dans un réacteur continu contenant la suspension du citrate acide dicalcique, comme mentionné déjà ci-dessus.
Exemple 2
La solution de fermentation de l'acide citrique à une concentration de 230 g/l était amenée en continu dans la trémie reliée par la tuyauterie au réacteur à un débit de 5 l/h. En même temps, on ajoutait dans la trémie le citrate tricalcique comme matière sèche de 48%. La solution de fermentation délayait des grumeaux du citrate tricalcique alors qu'un mélange d'une solution de fermentation prenait naissance dans la tuyauterie après la trémie. Le citrate tricalcique était finement dispersé dans ce mélange. La durée du séjour de ce mélange dans la trémie et dans la tuyauterie était de 20 sec. Le mélange entrait ensuite dans le réacteur continu réchauffé, équipé d'un mélangeur.
On ajoutait le citrate tricalcique en quantité qui correspondait à la concentration de l'acide citrique de 120 g/l dans l'eau mère après avoir séparé le citrate acide dicalcique. La température de la suspension dans le
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réacteur était maintenue à 700C. On ajoutait dans le réacteur aussi la suspension d'inoculation du citrate acide dicalcique en quantité de 0, 5 l/h.
La suspension du citrate acide dicalcique prenant naissance sortait par gravité à travers la tuyauterie de déversement dans le deuxième réacteur continu en quantité de 7, 3 l/h, alors que dans le premier réacteur on maintenait le volume constant de la suspension de 5 litres. La durée du séjour de la suspension dans le premier réacteur représentait 41 min. Dans le réacteur on maintenait la température de 80 C. Du réacteur on prenait continuellement la suspension et on maintenait le volume à une valeur constante de 5 litres, alors qu'à un débit de 7, 3 l/h la durée du séjour dans le deuxième réacteur était de nouveau de 41 minutes.
Dans les conditions susdites la recristallisation du citrate tricalcique en citrate acide dicalcique s'effectuait dans le premier réacteur avec un rendement de 95%, dans le deuxième réacteur avec le rendement final de 99%.
La suspension de citrate acide dicalcique aussi bien que l'eau mère après la séparation du citrate acide dicalcique étaient traités de la même manière et avec le même résultat qu'à l'exemple 1.
L'exploitation industrielle Le principe suivant cette invention est exploitable dans la production de l'acide citrique à l'échelle moyenne aussi bien que dans les usines de grande capacité.