BR112015015931B1

BR112015015931B1 - método para separar e purificar ácidos carboxílicos de caldos de fermentação contendo sais de ácido carboxílico de amônio; e dispositivo para realização do método

Info

Publication number: BR112015015931B1
Application number: BR112015015931-1A
Authority: BR
Inventors: Michael Kleiber; Ulrike Gnabs; Joachim Schulze; Shashank Ghanegaonkar; Helmut Gehrke; Marcel Gawenda
Original assignee: Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Priority date: 2013-01-03
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2020-10-20
Also published as: MY185170A; BR112015015931A2; DE102013000027A1; MX365785B; WO2014106532A2; US20150344397A1; CN105073703A; MX2015008597A; PL2941412T3; EP2941412A2; US9422220B2; EP2941412B1; WO2014106532A3; HUE042352T2

Abstract

MÉTODO PARA SEPARAR E PURIFICAR ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE CALDOS DE FERMENTAÇÃO CONTENDO SAIS DE ÁCIDO CARBOXÍLICO DE AMÓNIO; E DISPOSITIVO PARA REALIZAÇÃO DO MÉTODO A invenção descreve um método e um dispositivo para separar e purificar ácidos carboxílicos de caldos de fermentação contendo sais de ácido carboxílico de amónio, o método compreendendo as seguintes etapas, a) remover a biomassa e quaisquer sólidos presentes do caldo de fermentação, b) produzir uma solução contendo o desejado ácido carboxílico e uma solução adicional contendo sais de amónio por meio de realização de cromatografia em leito móvel simulado (SMB), c) ultrapurificar a solução contendo o ácido carboxílico desejado da etapa b), d) concentrar a solução de ácido carboxílico purificado da etapa c), e) cristalizar a solução concentrada de ácido carboxílico da etapa d), f) concentrar a solução adicional contendo sais de amónio da etapa b), caracterizado por ser realizada uma combinação de osmose reversa e concentração por evaporação na concentração das etapas d) e f), e o vapor da concentração por evaporação da etapa f) ser alimentado à concentração por evaporação da etapa d).

Description

[001] A presente invenção descreve um método para a purificação de ácidos carboxílicos de caldos de fermentação, bem como um dispositivo para a realização do método de acordo com a presente invenção. O isolamento de ácidos carboxílicos, os quais não podem ou apenas podem ser dificilmente separados por destilação, é muito complexo.

[002] Determinante para o uso industrial de ácidos carboxílicos, os quais são obtidos por fermentação de substratos contendo hidratos de carbono por meio de diferentes microrganismos, é o rendimento e a eficiência da separação e da purificação do ácido láctico a partir das soluções de fermentação aquosas, as quais além do ácido carboxílico ou dos sais de ácido carboxílico contêm igualmente outros ácidos orgânicos, outros subprodutos da fermentação, microrganismos e respectivos constituintes assim como resíduos dos substratos, tais como açúcar. Estas impurezas influenciam o processamento subsequente dos ácidos carboxílicos obtidos. Por exemplo, o ácido láctico é polimerizado de modo a formar ácido poliláctico, para produzir materiais sintéticos biodegradáveis. Para este efeito, para alcançar um grau de polimerização elevado do ácido láctico, tem de ser usado um monômero extremamente puro. Isto é conhecido há muito tempo e está descrito por exemplo em J. Dahlmann et al., British Polymer Journal, Tomo 23 (1990), Págs. 235 - 240.

[003] É conhecido um procedimento semelhante para ácido succínico. As qualidades do ácido succínico obtido podem ser diferenciadas pela subdivisão em uma qualidade técnica com um teor de ácido succinico de pelo menos 97 % em massa e em um ácido succinico especificamente adequado para o uso para polimerização (graus poliméricos) com um teor de pelo menos 99,5 % em massa.

[004] Uma multiplicidade de patentes descreve a obtenção de ácido succinico em soluções de fermentação, de entre as quais

[005] - processos extrativos com uso de agentes de extração tais como tributilaminas, trialquilaminas, olefinas, diferentes alcóois e hidrogénios aromáticos;

[006] - processos com uso de hidróxido de cálcio e de ácido sulfúrico, nos quais é obtido gesso como subproduto;

[007] - processos com uso de eletrodiálise;

[008] - métodos térmicos tais como a destilação fracionada ou a cromatografia termicamente escalonada;

[009] - extração a alta pressão com uso de C02, e;

[010] - métodos de membrana tais como por exemplo a osmose reversa e outros processos de filtração,

[011] em que são igualmente discutidos acoplamentos dos referidos métodos e a explicação através de outras etapas correspondentes ao estado da técnica. Os referidos métodos entre outros são descritos nas patentes DE 69821951 T2; DE 69015233 T2; DE 69015019 T2; DE 69006555 T2; DE 69015019; DE19939630C2; DE 60028958T2 e DE 10 2004 026152 Al.

[012] Além disso é conhecida uma multiplicidade de métodos para a purificação de ácido láctico.

[013] De algumas patentes é conhecido por exemplo usar a destilação para a purificação de ácido láctico em soluções aquosas. Um processo da referida natureza é divulgado na EP 0986532 B2. Na DE 10 2007 045 701 B3 é divulgada uma extração combinada com n-trioctilamina (TOA) linear e uma destilação. Outras possibilidades conhecidas na literatura incluem a eletrodiálise ou a esterificação com um álcool, após o que são igualmente realizadas uma destilação e uma hidrólise do éster obtido. Os referidos métodos são muito dispendiosos. Além disso, a destilação apresenta a desvantagem de ser sempre igualmente co-extraída uma parte dos hidratos de carbono, o que conduz a um pioramento do rendimento do processo total e dificulta o isolamento do produto.

[014] São igualmente conhecidos processos com o uso de hidróxido de cálcio e de ácido sulfúrico, em que como subproduto é obtido gesso em grandes quantidades. Neste âmbito, além disso, se verificou que o ácido láctico pode ser isolado por exemplo em um caldo de fermentação acidificado com ácido sulfúrico, o qual além de ácido láctico livre contém igualmente íons de amónio e íons de sulfato, por meio de métodos cromatográficos. A DE 69815369 T2 por exemplo entre outros descreve a separação de ácido láctico em misturas aquosas por adsorção a um agente adsorvente sólido, preferencialmente um agente adsorvente sólido, o qual adsorve ácido láctico versus lactato. De acordo com o documento acima referido são particularmente considerados trocadores de ânions para o isolamento de ácido láctico. A DE 10 2009 019 248 Al descreve além disso métodos cromatográficos para a purificação de ácidos orgânicos, particularmente de ácido láctico, nos quais é realizada uma Cromatográfia em Leito Móvel Simulado.

[015] A WO 2006/124633 Al descreve um processo para a produção de lactato de amónio por fermentação. Durante a fermentação se forma o sal de amónio do ácido láctico, o qual pode ser separado da solução de fermentação por exemplo por extração. Em uma etapa subsequente o sal de amónio pode ser muito facilmente cindido com ácidos fracos ou dióxido de carbono. Neste caso é obtido o ácido láctico livre, o qual subsequentemente pode ser purificado por exemplo por destilação.

[016] A WO99/19290 descreve uma fermentação de ácido láctico com uma filtração e com uma extração subsequentes, em que a extração pode ser uma adsorção. Neste caso não é divulgada a natureza da interação com a fase sólida da adsorção. Um processo semelhante é divulgado na WO93/06226, em que a fase sólida da adsorção está equipada com grupos amino terciários e por conseguinte é aumentado o rendimento de ácido livre. A EP0135728 divulga igualmente o isolamento de ácidos carboxílicos enzimaticamente obtidos através de agentes adsorventes, os quais estão equipados com grupos amino terciários. Neste caso a fermentação é realizada através de células imobilizadas em colunas.

[017] A DE102010025167A1 revela um método para a separação, obtenção e purificação de ácido succinico. É aqui alcançada uma separação da biomassa do caldo de fermentação em duas etapas do método consecutivas. De seguida ocorre uma separação da solução de ácido dicarboxílico do caldo de fermentação sem biomassa por meio de Cromatografia em Leito Móvel Simulado, seguida de uma ultrapurificação e uma concentração por evaporação e cristalização de várias etapas. A desvantagem deste método é o elevado custo energético provocado pela concentração por evaporação de várias etapas da solução de ácido dicarboxílico.

[018] A WO2011082378A2 divulga a purificação de ácido succinico de um caldo de fermentação que contém succinato de amónio. São utilizadas colunas de troca iônica para separar o succinato de amónio do caldo de fermentação e para gerar ácido succinico. É assim obtido sulfato de amónio como refinado e ácido succinico como extrato. 0 refinado é submetido a uma cristalização na qual é concentrado. A concentração do refinado, portanto do sulfato de amónio, ocorre por meio de osmose reversa e/ou concentração por evaporação. Esta etapa é amplamente conhecida. A preparação do sulfato de amónio é essencial para a viabilidade econômica da produção de ácido succinico, uma vez que da conversão de succinato de amónio do caldo de fermentação em ácido succinico resulta sulfato de amónio em aproximadamente uma quantidade de uma vez e meia.

[019] A desvantagem de muitos métodos é portanto que a concretização prática do método está associada a um elevado custo técnico e energético.

[020] Por conseguinte, a presente invenção tem por objetivo divulgar um processo global energeticamente favorável para a separação e para a purificação de ácidos carboxílicos em caldos de fermentação, através do qual possam ser evitadas as desvantagens conhecidas de outros métodos.

[021] De acordo com a presente invenção, o referido objetivo é alcançado através do uso de um método para a separação e para a purificação de ácidos carboxílicos em caldos de fermentação, em que o método compreende as etapas seguintes: a) separar a biomassa e eventuais sólidos presentes no caldo de fermentação; b) produzir uma solução contendo o ácido carboxílico desejado e uma solução adicional contendo sais de amónio, em que o caldo de fermentação sem biomassa é acidificado com ácido sulfúrico concentrado e uma cromatográfia em leito móvel simulado (SMB) é realizada, c) ultrapurificar a solução contendo o ácido carboxílico desejado da etapa b), d) concentrar a solução de ácido carboxílico purificado da etapa c), e) cristalizar a solução concentrada de ácido carboxílico da etapa d), f) concentrar a solução adicional contendo sais de amónio da etapa b),

[022] caracterizado por ser realizada uma combinação de osmose reversa e concentração por evaporação nas concentrações das etapas d) e f) , e o vapor da concentração por evaporação da etapa f) ser alimentado à concentração por evaporação da etapa d).

[023] A conversão e recuperação dos sais de amónio é essencial para a viabilidade econômica da produção fermentativa de ácido succínico.

[024] Em uma forma de realização vantajosa do método, a etapa f) do método é concebida de forma que não seja alimentado qualquer vapor fresco na etapa d) do método em operação normal ou seja alimentado 1 a 10 t de vapor fresco por t de ácido carboxílico de produto, de forma particularmente preferencial seja alimentado 1,5 a 4 t de vapor fresco por t de ácido carboxílico de produto. Por operação normal entende-se a operação após iniciar o sistema e não implica perturbações no funcionamento da unidade.

[025] Em uma outra forma de realização, a separação da biomassa do caldo de fermentação na etapa a) do método ocorre por meio de uma filtração pré-capa e/ou uma microfiltração e/ou uma ultrafiltração e a biomassa separada na etapa a) do método é devolvida ao fermentador. Aqui, a temperatura e o valor de pH correspondem aos valores da fermentação, considerando que se verificou que devido à inativação da biomassa por aumento de temperatura e à redução do valor de pH por adição de ácido era acelerada uma autólise da biomassa e eram produzidos mais produtos de lise no caldo de fermentação. Igualmente, o tempo entre a conclusão da fermentação e a separação da biomassa tem de ser o menor possível e não deve ser superior a 2 h, preferencialmente inferior a 1 - 2 h. A concentração de biomassa no filtrado não deve ser superior a 1 g/1. Devido à referida condução do processo a qualidade do produto final é positivamente influenciada.

[026] Para a fermentação em si podem ser usados vários microrganismos, incluindo bactérias, leveduras e fungos. 0 caldo de fermentação pode também conter diferentes fluxos de reciclagem do método global.

[027] O filtrado da pré-capa ou microfiltração é opcionalmente também alimentado a uma ultrafiltração de uma ou duas etapas. Aí são separadas frações de biomassa residuais, sólidos insolúveis e compostos molecularmente mais complexos. Como equilíbrio ótimo ente qualidade de produto e taxas de fluxo das membranas foram determinadas membranas com um limite de separação de <10 kDa. A temperatura dos meios líquidos, por causa dos coeficientes de solubilidade do succinato de amónio em água, deve ser de > 30 °C. O concentrado é devolvido à pré- capa ou microfiltração ou em alternativa é coletado e/ou utilizado como matéria-prima para a geração de ácido dicarboxílico de qualidade técnica e o permeado é fornecido ao tratamento posterior.

[028] No permeado da etapa a) do método, o ácido carboxílico encontra-se na forma do seu sal - no caso de ácido succinico por exemplo em forma de succinato de amónio. Para transição para o ácido carboxílico, ocorre a adição e mistura de ácido sulfúrico concentrado e associado a isso uma redução do valor de pH da solução para valores entre 2,2 e 2,4. Deste processo resulta sulfato de amónio em relação estequiométrica. Para evitar precipitação indesejada, este processo ocorre a temperaturas entre 30 °C e 60 °C e de preferência em um intervalo entre 30 °C e 40 °C. Esta solução pré-purifiçada fica disponível para a separação e purificação do ácido carboxílico. Opcionalmente, a acidificação ocorre em duas etapas, em que a primeira acidificação ocorre antes da etapa a) do método e a segunda acidificação após a etapa a) do método.

[029] A separação do permeado ácido da ultrafiltração ocorre em uma Cromatografia em Leito Móvel Simulado. Esta representa uma variante particularmente eficiente da Cromatografia Líquida de Alta Eficiência, em que através de várias colunas de separação ligadas entre si por meio de válvulas em uma sequência infinita é alcançado um grande número de pratos teóricos e a seletividade da cromatografia é consideravelmente melhorada. Como fases estacionárias são usados trocadores de cátions e trocadores de ânions. Após obter a solução, o ácido dicarboxílico é ligado à fase estacionária e as frações indesejadas da solução são eluídas do sistema por meio de várias lavagens e purgadas separadamente como extrato. Como eluente é usada água desmineralizadas e/ou condensado de vapor. Também é possível usar o permeado da osmose reversa como eluente. Por meio da recirculação da água, a eficácia econômica do método global pode ser ainda mais potenciada.

[030] Foi demonstrado que no extrato pode ser obtido mais de 95% do ácido dicarboxílico contido no permeado da ultrafiltração, em que a proporção entre permeado da ultrafiltração e eluente varia entre 1 : 1,5 e 1 : 2,5e foram usadas oito colunas de trocador de ânions ligadas em uma sequência infinita. 0 extrato contém agora apenas quantidades reduzidas de sulfato de amónio, ácido acético e corantes do caldo de fermentação. 0 refinado lavado contém no máximo 1 g/1 de ácido dicarboxílico, bem como o sulfato de amónio, sais secundários da fermentação como fosfato, nitrato e cloreto.

[031] Na execução do SMB da etapa b) do método são asseguradas as seguintes condições:

[032] - a adição do permeado da filtração da etapa a) do método e de um eluente ocorre continuamente em uma relação permeado:eluente de 1:1,5 a 1:2,5,

[033] - o ácido carboxílico liga-se em uma fase estacionária da cromatográfia SMB, em que esta é constituída por um trocador de cátions e/ou um trocador de ânions,

[034] - o extrato contendo o ácido carboxílico e o refinado, apresentando um teor de ácido dicarboxílico < 1 g/1, são coletados separadamente um do outro,

[035] - a eficiência da extração do ácido carboxílico do permeado da filtração da etapa a) do método é > 95%.

[036] Para a produção de um ácido dicarboxilico de elevada pureza (grau polimérico) ocorre uma ultrapurificação do extrato da Cromatografia em Leito Móvel Simulado em que as membranas apresentam um valor de separação de 100 a 400 Da. Se demonstrou que uma nanofiltração com um limite de separação de 200 Da permite obter bons resultados de qualidade. Neste caso, o processo é conduzido de modo que o concentrado da nanofiltração não seja mais de 10% do caudal total. 0 concentrado contém ainda, para além do ácido carboxílico, ácido acético bem como corante, e pode ser adicionado à matéria-prima para a geração de ácido carboxílico de qualidade técnica.

[037] Dependendo da qualidade das matérias- primas usadas para a fermentação e da execução do processo de fermentação é realizada uma ultrapurificação adicional do permeado da nanofiltração a montante ou do extrato da cromatografia SMB, por causa de resíduos de corantes e substâncias associadas. Neste caso é realizada de seguida uma ultrapurificação por meio de filtração com carbono ativado e/ou trocador de íons. Como resinas trocadoras de íons são considerados trocadores de cátions e/ou ânions, dependendo da análise química das impurezas.

[038] Em uma outra forma de realização do método de acordo com a invenção, uma ou mais etapas do método para a osmose reversa na etapa d) do método são combinadas com pelo menos uma ou mais etapas do método para a concentração por evaporação.

[039] A representação do produto ácido tanto em qualidade técnica como também de grau polimérico - ocorre por meio de cristalização. Neste caso foi apurado que o parâmetro do fluxo do processo tem uma influência significativa na qualidade do produto.

[040] Foi descoberto que para alcançar uma qualidade técnica com um teor de ácido carboxílico de 97 % em massa é adequado que as etapas d) e e) do método ocorram em uma única passagem através destas etapas do método. A osmose reversa e a concentração por vapor ocorrem até uma concentração de 30 a 50 % em massa. Como parâmetro essencial para a qualidade do produto foi determinado o gradiente de temperatura usado durante a cristalização para o arrefecimento da solução. Em conformidade, o resfriamento deve ocorrer em etapas de 3 - 8 °C/min e preferencialmente etapas de 3 - 5 °C/min. Os cristais produzidos são então separados do licor-mãe por meio de separação, lavados com água quente a 40 °C e o licor-mãe é recirculado antes da concentração por vapor. Os cristais são secos após a separação.

[041] Foi descoberto que, para alcançar uma qualidade de grau polimérico do ácido carboxílico com um teor de > 99,5 % em massa, a temperatura deve ficar entre 70 °C e 80 °C e a solução deve ser ajustada para uma concentração de 50 ± 5 % em massa. Foi essencial para a qualidade dos cristais que fosse determinado o gradiente de temperatura durante o arrefecimento da solução. Em conformidade, o resfriamento ocorre em etapas de 1 °C a 5 °C/h. São assim produzidos cristais em qualidade de grau polimérico, que são separados por meio de separação e secos. 0 licor-mãe pode ser recirculado. Caso seja necessário, após a separação pode ocorrer uma dissolução dos cristais com água desmineralizada e/ou condensado de vapor e a etapa de cristalização e separação pode ser repetida.

[042] De forma vantajosa, os cristais do ácido carboxílico, após a cristalização, são separados por meio de separação, em que um licor-mãe precipitado é recirculado antes da concentração por evaporação, ocorrendo de seguida uma secagem dos cristais.

[043] Para fazer com que o método seja efetivamente econômico, na etapa f) do método os sais de amónio da etapa c) do método são concentrados.

[044] Opcionalmente, os concentrados das diferentes filtrações da etapa c) do método são coletados e servem como solução inicial para a produção de um ácido carboxílico de qualidade técnica (technical grade). Os cristais secos são confeccionados para posterior utilização.

[045] Vantajosamente, o método de acordo com a invenção é usado para a purificação de ácidos carboxílicos selecionados do grupo compreendendo hidroxicarboxílicos e ácidos dicarboxílicos, e de preferência selecionados do grupo compreendendo ácido málico, ácido glicólico, ácido isocítrico, ácido mandélico, ácido láctico, ácido tartrônico, ácido tartárico, ácido cítrico, ácido β-hidroxibutirico, ácido mevalônico, ácido salicílico, ácido oxálico, ácido maleico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimelínico, ácido subérico, ácido fumárico e ácido itacônico.

[046] A presente invenção compreende além disso um dispositivo para realização de um método de acordo com a reivindicação 1 compreendendo a) um ou mais dispositivos de filtração para separar a biomassa e sólidos eventualmente presentes do caldo de fermentação, b) uma etapa do método para Cromatografia em Leito Móvel Simulado (SMB) após acidificação, que resulta em uma solução contendo o ácido carboxílico desejado e uma solução adicional contendo sais de amónio, c) uma etapa de método para ultrapurificação da solução contendo o ácido carboxílico desejado da etapa b) do método d) uma etapa do método para concentração da solução de ácido carboxílico purificada da etapa c) do método e) uma etapa de método para cristalização da solução de ácido carboxílico concentrada da etapa d) do método f) uma etapa do método para concentração da solução adicional contendo sais de amónio da etapa b) do método

[047] caracterizado por

[048] as etapas d) e f) do método apresentarem uma combinação de um ou mais dispositivos de osmose reversa e um ou mais dispositivos de concentração por evaporação, e serem disponibilizadas ligações para alimentar o vapor da concentração de evaporação da etapa f) do método à concentração de evaporação da etapa d) de método.

[049] Em uma forma de realização vantajosa do dispositivo de acordo com a invenção, são concebidos componentes para geração de vapor fresco na etapa d) do método, gerando de 1 a 10 t de vapor fresco por t de ácido carboxílico de produto, e, em particular, gerando de 1,5 a 4 t de vapor fresco por t de ácido carboxílico de produto.

[050] Para além disso é vantajoso que sejam disponibilizadas ligações para alimentar permeado da osmose reversa à Cromatografia em Leito Móvel Simulado da etapa b) do método. Desta forma, o método global pode ser ainda mais econômico.

[051] Exemplo 1

[052] Um succinato de amónio contendo caldo de fermentação foi previamente purificado por meio de filtração, conforme descrito. Após a transição do sal de amónio para a forma ácida do ácido succinico, a solução foi separada em uma Cromatografia em Leito Móvel Simulado em 5,7 1 Extrato e 6,6 1 Refinado. Para tal foram interligadas em sequência infinita um total de 8 colunas de separação com um trocador de cátions fortemente ácido. Em uma relação permeado / eluente de 2,4, o coeficiente de produção de ácido succinico foi de 99,9%. A concentração de sulfato no extrato foi de 238 mg/1 e no refinado de 35.709 mg/1, pelo que foi alcançada uma eliminação de sulfato de 99,4%.

[053] Exemplo 2

[054] Um succinato de amónio contendo caldo de fermentação foi previamente purificado por meio de filtração, conforme descrito. Após a transição do sal de amónio para a forma ácida do ácido succinico, a solução foi separada em uma Cromatografia em Leito Móvel Simulado em 5,3 1 Extrato e 6,1 1 Refinado. Para tal foram interligadas em sequência infinita um total de 8 colunas de separação com um trocador de cátions fortemente ácido. Em uma relação permeado / eluente de 2,2, o coeficiente de produção de ácido succinico foi de 99,8%. Foi alcançada uma eliminação de sulfato de 97,9%.

[055] Exemplo 3

[056] Um extrato contendo o ácido succinico da Cromatografia em Leito Móvel Simulado foi submetido a uma ultrapurificação por meio de nanofiltração com um limite de separação de 200 Da. No extrato foram analisados teores de 44,8 g/1 de ácido succínico e 698 mg/1 de sulfato. 0 extrato filtrado foi concentrado, cristalizado e analisado. Os cristais tinham um teor de ácido succínico de 1.031 g/1 e um teor de sulfatos residuais de 21,9 mg/1 e cloretos de 13,8 mg/1. A cor dos cristais foi "branca".

[057] Exemplo 4

[058] Um extrato contendo o ácido succínico da Cromatográfia em Leito Móvel Simulado com um teor de 44,77 g/1 de ácido succínico e 6 99 mg/1 de sulfato foi submetido a uma ultrapurificação por meio de nanofiltração com um limite de separação de 200 Da e de seguida a filtração com carbono ativado. Os cristais produzidos após ultrapurificação exibiram um teor de ácido succínico de 1.065 g/1 e sulfatos residuais de 35,3 mg/1, bem como de cloretos de 9,5 mg/1. A cor dos cristais foi "branco puro".

[059] Exemplo 5

[060] Um extrato contendo o ácido succínico da Cromatográfia em Leito Móvel Simulado foi submetido a uma ultrapurificação por meio de troca iônica. 0 extrato tinha um teor de 44,8 g/1 de ácido succínico, 699 mg/1 de sulfato e 1,88 mg/1 de cloreto. Os cristais produzidos a partir da solução ultrapurifiçada exibiram um teor de ácido succínico de 967 g/1, 37,6 mg/1 de sulfatos e 0,92 mg/1 de cloretos. A cor dos cristais foi "branca".

[061] Exemplo 6

[062] Um refinado obtido de forma semelhante ao Exemplo 2, o qual continha sulfato de amónio em uma concentração de 5 %, foi submetido a uma osmose reversa e a uma concentração por evaporação. Após a osmose reversa, a concentração do sulfato de amónio no refinado era de 12%. Esta solução foi então submetida a uma outra concentração a 40% por meio de uma concentração por evaporação. A solução concentrada continha um teor de sulfato de amónio de 40%. Â concentração por evaporação foram alimentados 2,1 t de vapor por t de sulfato de amónio. 0 vapor de saida da unidade de concentração por evaporação foi conduzido para a unidade de concentração por evaporação para concentração do extrato contendo ácido succinico (cerca de 2,1 t de vapor por t de ácido succinico) e aí posteriormente utilizado. Através do acoplamento com uma osmose reversa, não houve necessidade de ser alimentado vapor fresco adicional da unidade de concentração por evaporação ao ácido carboxílico.

[063] Vantagens do método de acordo com a invenção:

[064] - através da combinação de acordo com a invenção de osmose reversa e concentração por evaporação e o reprocessamento adicional do vapor da concentração de refinado da etapa f) do método são possíveis poupanças significativas de vapor e com isso, de energia,

[065] - o método para purificação de ácidos carboxílicos de caldos de fermentação é preparado de forma muito mais econômica em comparação com os métodos do estado da técnica.

Claims

1. MÉTODO PARA SEPARAR E PURIFICAR ÁCIDOS CARBOXÍLICOS DE CALDOS DE FERMENTAÇÃO CONTENDO SAIS DE ÁCIDO CARBOXÍLICO DE AMÓNIO, em que o método compreende as seguintes etapas, a) separar a biomassa e eventuais sólidos presentes no caldo de fermentação, b) produzir uma solução contendo o ácido carboxílico desejado e uma solução adicional contendo sais de amónio, em que o caldo de fermentação sem biomassa é acidificado com ácido sulfúrico concentrado e uma cromatografia em leito móvel simulado (SMB) é realizada, c) ultrapurificar a solução contendo o ácido carboxílico desejado da etapa b), d) concentrar a solução de ácido carboxílico purificado da etapa c), e) cristalizar a solução concentrada de ácido carboxílico da etapa d), f) concentrar a solução adicional contendo sais de amónio da etapa b), caracterizado por ser realizada uma combinação de osmose reversa e concentração por evaporação nas concentrações das etapas d) e f) , e o vapor da concentração por evaporação da etapa f) ser alimentado à concentração por evaporação da etapa d).

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa f) do método ser concebida de forma que não seja alimentado qualquer vapor fresco na etapa d) do método em operação normal ou seja alimentado 1 a 10 t de vapor fresco por t de ácido carboxílico de produto, de forma particularmente preferencial seja alimentado 1,5 a 4 t de vapor fresco por t de ácido carboxílico de produto.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o permeado resultante da osmose reversa ser usado como eluente na etapa b) do método.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por a separação da biomassa do caldo de fermentação na etapa a) do método ocorrer por meio de uma filtração pré-capa e/ou uma microfiltração e/ou uma ultrafiltração e a biomassa separada na etapa a) do método ser devolvida ao fermentador.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a separação da biomassa do caldo de fermentação na etapa a) do método ocorrer sem uma redução do valor de pH e sem inativação térmica.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o tempo entre o fim da fermentação e a separação da biomassa na etapa a) do método ser mantido o mais curto possível e este tempo de preferência não ultrapassar as 2 horas, e mais preferencialmente ser inferior a 1 - 2 horas.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a concentração de biomassa no filtrado não ser superior a 1 g/1 na etapa a) do método.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o permeado da filtração da etapa a) do método ser acidificado com ácido sulfúrico concentrado a um valor de pH de 2,2 a 2,4, em que a temperatura do permeado acidificado da ultrafiltração é mantida entre 30 °C e 60 °C, e de preferência entre 30 °C e 40 °C.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por na etapa b) do método - a adição do permeado da filtração da etapa a) do método e de um eluente ocorrer continuamente em uma relação permeado:eluente de 1:1,5 a 1:2,5, o ácido carboxílico ligar em uma fase estacionária da cromatografia SMB, em que esta é constituída por um trocador de cátions e/ou um trocador de ânions, o extrato contendo o ácido carboxílico e o refinado, apresentando um teor de ácido dicarboxílico< 1 g/1, serem coletados separadamente um do outro, - a eficiência da extração do ácido carboxílico do permeado da filtração da etapa a) do método ser> 95%.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o extrato da cromatografia SMB da etapa b) do método ser submetido a uma nanof iltração na etapa c) do método, em que as membranas possuem um limite de separação de 100 a 400 Da, de preferência 200 Da e/ou na etapa c) do método ser realizada uma ultrapurificação por meio de filtração com carbono ativado e/ou trocador de cátions e/ou trocador de ânions.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por pelo menos uma ou mais etapas do método para a osmose reversa na etapa d) do método serem combinadas com pelo menos uma ou mais etapas do método para a concentração por evaporação.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por os ácidos carboxílicos, a serem separados e purificados, serem selecionados do grupo compreendendo ácidos hidroxicarboxílicos e ácidos dicarboxilicos, e, de preferência, serem selecionados do grupo compreendendo ácido málico, ácido glicólico, ácido isocítrico, ácido mandélico, ácido láctico, ácido tartrônico, ácido tartárico, ácido cítrico, ácido beta-hidroxibutírico, ácido mevalônico, ácido salicílico, ácido oxálico, ácido maleico, ácido succinico, ácido glutárico, ácido adipínico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido fumárico e ácido itacônico.

13. DISPOSITIVO PARA REALIZAÇÃO DE UM MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo a) um ou mais dispositivos de filtração para separar a biomassa e sólidos eventualmente presentes do caldo de fermentação, b) uma etapa do método para Cromatografia em Leito Móvel Simulado (SMB) após acidificação, que resulta em uma solução contendo o ácido carboxílico desejado e uma solução adicional contendo sais de amónio, c) uma etapa de método para ultrapurificação da solução contendo o ácido carboxílico desejado da etapa do método b) d) uma etapa do método para concentração da solução de ácido carboxílico purificada da etapa c) do método e) uma etapa de método para cristalização da solução de ácido carboxílico concentrada da etapa d) do método f) uma etapa do método para concentração da solução adicional contendo sais de amónio da etapa b) do método caracterizado por as etapas d) e f) do método apresentarem uma combinação de um ou mais dispositivos de osmose reversa e um ou mais dispositivos de concentração por evaporação, e serem disponibilizadas ligações para alimentar o vapor da concentração de evaporação da etapa f) do método à concentração de evaporação da etapa d) de método.

14. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por serem concebidos componentes para geração de vapor fresco na etapa d) do método, gerando de 1 a 10 t de vapor fresco por t de ácido carboxílico de produto, e, em particular, gerando de 1,5 a 4 t de vapor fresco por t de ácido carboxílico de produto.

15. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por serem disponibilizadas ligações para alimentar permeado da osmose reversa à Cromatográfia em Leito Móvel Simulado da etapa b) do método.