BR112020000723B1 - Método de recuperação de ácido fosfórico - Google Patents

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Abstract

Trata-se de um método de recuperação de ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou um líquido residual do mesmo e reutilização do ácido fosfórico recuperado na fermentação.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[001] A presente revelação se refere a um método de recuperação de ácido fosfórico de um caldo de fermentação ou um líquido residual do mesmo e um método de reutilização do ácido fosfórico recuperado em fermentação. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Em alguns casos, ácido fosfórico é essencialmente necessário para produzir uma substância alvo por fermentação. Por exemplo, Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2014/182125 revela que uma fonte de ácido fosfórico pode ser fornecida para fermentação de O-fosfosserina que é um precursor usado para produzir L-cisteína. Além disso, Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2014/064244 revela um método de produção de metionina a partir de O-fosfo-homosserina usando-se um sulfeto e uma enzima de conversão. Tendo isso como base, pode ser confirmado que um fosfato é essencial como uma fonte de fósforo para produzir O-fosfo- homosserina, que é um precursor de metionina, por fermentação. Portanto, há uma necessidade de desenvolver um método de recuperação de ácido fosfórico residual de um caldo de fermentação ou um líquido residual do mesmo que compreende uma grande quantidade de um fosfato e reutilização do ácido fosfórico recuperado como uma fonte de fósforo.
[003] Processos convencionais de recuperação ácido fosfórico são, geralmente, realizados isolando-se ácido fosfórico de materiais de rocha que contém ácido fosfórico com o uso de um processo de extração de solvente orgânico, e recuperação de ácido fosfórico através de um processo de neutralização com um sal de cálcio, um sal de amônio, um sal de potássio, um sal de sódio, ou similares (US3375068, US3466141A, US4543239, EP0087323A1, US7687046 e US8658117). No entanto, o processo de extração de solvente orgânico é economicamente ineficaz visto que os custos de processamento aumentam usando-se o solvente e é complicado visto que um procedimento de recuperação do solvente precisa ser adicionalmente realizado. Além disso, um solvente orgânico disponível pode atuar como uma toxina em um processo de fermentação mesmo em uma quantidade pequena e, desse modo, é difícil aplicar o solvente orgânico ao processo de fermentação. Entretanto, um processo de recuperação ou produção de ácido fosfórico a partir de um líquido residual de um processo de fermentação em vez de materiais de rocha que contém ácido fosfórico por um método sem o uso de um solvente orgânico ainda não foi reportado em documentos de patente ou referências.
DESCRIÇÃO DE MODALIDADES PROBLEMA DA TÉCNICA
[004] Os presentes inventores têm realizado esforços intensos para desenvolver um método de recuperação ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação e, como resultado, constataram que um fosfato pode ser recuperado a partir de um caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação sem o uso de um solvente orgânico, e reutilizando-se o fosfato recuperado em fermentação, um produto de fermentação pode ser obtido em uma quantidade similar àquela obtida com o uso de ácido fosfórico puro, completando, dessa maneira, a presente revelação.
SOLUÇÃO DA TÉCNICA
[005] Um objetivo da presente revelação é fornecer um método de recuperação ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação e reutilização do mesmo.
[006] Outro objetivo da presente revelação é fornecer um método de recuperação ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação de O- fosfosserina (OPS); ou um líquido residual de fermentação no qual a cisteína ou um derivado da mesma é removida e reutilização da mesma.
[007] Outro objetivo da presente revelação é fornecer um método de recuperação ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação de O-fosfo- homosserina (OPHS); ou um líquido residual de fermentação no qual metionina ou um derivado da mesma é removida e reutilização da mesma.
[008] Outro objetivo da presente revelação é fornecer um método de recuperação de ácido fosfórico a partir de um líquido residual de fermentação que contém ácido fosfórico.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO
[009] No caso em que ácido fosfórico é recuperado a partir de um processo de fermentação, não de materiais de rocha, um método de recuperação de ácido fosfórico por um outro método além de um método de extração de solvente orgânico, e reutilização do ácido fosfórico recuperado em um processo de fermentação foi identificado pela primeira vez na presente revelação. De acordo com o método de recuperação ácido fosfórico a partir de um meio de fermentação e reutilização do mesmo na presente revelação, ácido fosfórico pode ser recuperado a partir de um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação sem o uso de um solvente orgânico e reutilizado em um processo de fermentação. Portanto, os problemas ocasionados usando-se um solvente orgânico, como atuar como uma toxina em um processo de fermentação, custos adicionais relacionados ao uso do solvente, e complicação de um processo devido à adição de um processo de recuperação de solvente, pode ser superado e, desse modo, o método de acordo com a presente revelação pode ser efetivamente usado em um processo de fermentação.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0010] A Figura 1 esquematiza brevemente um processo de recuperação de um fosfato a partir de um caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação que contém ácido fosfórico.
[0011] A Figura 2 esquematiza brevemente um processo de recuperação de ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação que foi obtido usando-se uma reação de conversão enzimática em um caldo de fermentação de O-fosfosserina (OPS) ou O-fosfo-homosserina (OPHS); ou a partir de um líquido residual de fermentação que foi obtido removendo-se cisteína, um derivado de cisteína, metionina ou um derivado de metionina do caldo de fermentação; e reutilização do ácido fosfórico recuperado na fermentação de O-fosfosserina ou O-fosfo-homosserina.
[0012] A Figura 3 esquematiza brevemente um processo de recuperação ácido fosfórico por meio de um processo de duas etapas a partir de um caldo de fermentação que foi obtido usando-se uma reação de conversão enzimática em um caldo de fermentação de O-fosfosserina (OPS) ou O-fosfo-homosserina (OPHS); ou a partir de um líquido residual de fermentação que foi obtido removendo-se cisteína, um derivado de cisteína, metionina ou um derivado de metionina a partir do caldo de fermentação; e reutilização do ácido fosfórico recuperado na fermentação de O-fosfosserina ou O-fosfo-homosserina.
MELHOR MODO
[0013] Para alcançar os objetivos da presente revelação, um aspecto da presente revelação fornece um método de recuperação de ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação e reutilização do ácido fosfórico recuperado, em que o método compreende: (a) concentrar um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação que contém ácido fosfórico (etapa de concentração); (b) ajustar o pH do concentrado na faixa de 8 a 11 (etapa de ajuste de pH); (c) cristalizar um fosfato no concentrado que tem o pH ajustado e separar o fosfato cristalizado de um licor-mãe (etapa de cristalização); e (d) usar o fosfato cristalizado em um meio de fermentação como uma fonte de ácido fosfórico (etapa de reutilização).
[0014] Na presente revelação, o caldo de fermentação da etapa (a) (etapa de concentração) pode se referir a um meio obtido cultivando-se um micro-organismo que produz um produto de fermentação em um meio que contém ácido fosfórico; uma cultura que compreende o micro-organismo cultivado com o meio; ou uma solução de conversão enzimática do mesmo.
[0015] O tipo do “produto de fermentação” não é limitado desde que o caldo de fermentação compreenda ácido fosfórico, mas especificamente, pode ser uma substância alvo, um derivado ou precursor do mesmo, que são produzidos por fermentação. Ademais, a substância alvo pode ser um aminoácido como cisteína ou metionina, sem ser limitada ao mesmo. Ademais, o derivado da substância alvo pode ser um derivado de um aminoácido, especificamente, um derivado de cisteína ou metionina. Mais especificamente, o derivado de cisteína pode compreender pelo menos um selecionado do grupo que consiste em N-acetil-cisteína, cistina, um complexo de metal-cisteína (por exemplo, complexo de zinco-cisteína, complexo de manganês-cisteína, complexo de ferro-cisteína, complexo de cobre-cisteína e complexo de magnésio-cisteína) e um sal de cisteína (por exemplo: cloridrato de cisteína), sem ser limitado ao mesmo. O derivado de metionina pode compreender pelo menos um selecionado do grupo que consiste em N-acetil- metionina, um complexo de metal-metionina (por exemplo, complexo de zinco-metionina, complexo de manganês-metionina, complexo de ferro- metionina, complexo de cobre-metionina e complexo de magnésio-metionina) e um sal de metionina, sem ser limitado ao mesmo. Ademais, o precursor da substância alvo pode ser um precursor de um aminoácido, especificamente, um precursor de cisteína ou metionina. Mais especificamente, o precursor pode ser O-fosfosserina (OPS) ou O-fosfo-homosserina (OPHS), sem ser limitado às mesmas.
[0016] Além disso, o “caldo de fermentação” pode compreender (a) um caldo de fermentação de uma substância alvo ou um precursor ou derivado do mesmo que compreende ácido fosfórico, (b) um caldo de fermentação que compreende uma substância alvo ou derivados da mesma, produzido por uma cepa que produz um precursor da substância alvo, um substrato e uma enzima de conversão; e ácido fosfórico, ou (c) um caldo de fermentação que compreende uma substância alvo ou derivados da mesma, produzida adicionando-se uma enzima de conversão ou um micro-organismo que expressa a enzima de conversão; e um substrato para um caldo de fermentação de um precursor da substância alvo; e ácido fosfórico, sem ser limitado ao mesmo.
[0017] Mais especificamente, o caldo de fermentação pode ser (i) um caldo de fermentação de O-fosfosserina que contém ácido fosfórico, (ii) um caldo de fermentação de O-fosfo-homosserina que contém ácido fosfórico, ou (iii) um caldo de fermentação que compreende um aminoácido ou derivados do mesmo, preparado adicionando-se uma enzima de conversão ou um microorganismo que expressa a mesma; e um sulfeto para o caldo de fermentação; e ácido fosfórico. Além disso, o caldo de fermentação (iii) pode ser especificamente um caldo de fermentação que compreende cisteína ou derivados do mesmo, preparado adicionando-se O-fosfosserina sulfidrilase (OPSS) ou um micro-organismo que expressa a mesma; e um sulfeto para o caldo de fermentação de O-fosfosserina; e ácido fosfórico. Ademais, o caldo de fermentação (iii) pode ser um caldo de fermentação que compreende metionina ou derivados da mesma, preparado adicionando-se uma síntese de metionina dependente de O--Fosfo-homosserina (dependente de OPHS) ou um micro-organismo que expressa a mesma; e um sulfeto para o caldo de fermentação de O-fosfo-homosserina; e ácido fosfórico.
[0018] Conforme usado no presente documento, o termo “líquido residual de fermentação” pode ser uma solução obtida separando-se parcial ou completamente e removendo-se o produto de fermentação do caldo de fermentação, sem ser limitado ao mesmo. Especificamente, o líquido residual de fermentação pode ser uma solução obtida separando-se parcial ou completamente e removendo-se um aminoácido ou derivados ou precursores do mesmo a partir de um caldo de fermentação que compreende o aminoácido ou derivados ou precursores do mesmo e ácido fosfórico, sem ser limitado ao mesmo. Por exemplo, o líquido residual de fermentação pode ser uma solução obtida separando-se parcial ou completamente e removendo-se um aminoácido ou derivados do mesmo a partir de um caldo de fermentação que compreende o aminoácido e derivados do mesmo e ácido fosfórico ou uma solução obtida separando-se parcial ou completamente e removendo-se um aminoácido ou derivados do mesmo a partir de um caldo de fermentação que compreende o aminoácido ou derivados do mesmo, produzido adicionando-se um substrato e uma enzima de conversão, ou um micro-organismo que produz a enzima de conversão para um caldo de fermentação de um precursor do aminoácido, e ácido fosfórico. Mais especificamente, o líquido residual de fermentação pode ser uma solução obtida separando-se parcial ou completamente e removendo-se cisteína ou derivados do mesmo, preparada adicionando-se O-fosfosserina sulfidrilase (OPSS) ou um micro-organismo que expressa a mesma; e um sulfeto para o caldo de fermentação de O- fosfosserina, a partir de um caldo de fermentação que compreende cisteína ou derivados do mesmo; e ácido fosfórico, ou uma solução obtida separando-se parcial ou completamente e removendo-se metionina ou derivados do mesmo, preparada adicionando-se síntese de metionina dependente de OPHS ou um micro-organismo que expressa a mesma; e um sulfeto para o caldo de fermentação de O-fosfo-homosserina, a partir de um caldo de fermentação que compreende metionina ou derivados da mesma, e ácido fosfórico, sem ser limitado ao mesmo.
[0019] Conforme usado no presente documento, o termo “concentração” da etapa de concentração pode ser realizado por qualquer método conhecido sem limitação desde que a concentração de íons de fosfato contidos no caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação seja aumentada pelo método. Especificamente, a concentração pode ser realizada ao evaporar, aquecer, despressurizar, ventilar, congelar ou similares, sem ser limitada aos mesmos.
[0020] Na presente revelação, a concentração é realizada para aumentar uma taxa de recuperação de ácido fosfórico, e o caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação pode ser concentrado na etapa de concentração de modo que a concentração de íons de fosfato contidos no concentrado que tem o pH ajustado possa ser 60 g/l ou mais ou 70 g/l ou mais e, mais particularmente, na faixa de 60 g/l a 300 g/l ou 70 g/l a 250 g/l, sem ser limitada aos mesmos.
[0021] Além disso, na presente revelação, antes da etapa de concentração, o pH do caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação pode ser ajustado. Especificamente, o pH do caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação pode ser ajustado para 7 ou mais, 7,5 ou mais, 8 ou mais, 8,5 ou mais, ou 9 ou mais, mais particularmente, na faixa de 8 a 11. Ao ajustar o pH antes da etapa de concentração, uma quantidade de impurezas de íon de amônia contida no fosfato recuperado pode ser reduzida.
[0022] Na presente revelação, a etapa (b) (etapa de ajuste de pH) é uma etapa de ajustar o pH do concentrado antes de cristalizar o fosfato. O pH do concentrado não é limitado desde que o fosfato seja cristalizado no pH, mas pode ser ajustado entre um nível neutro e um nível alcalino, especificamente, para 7 ou mais, 7,5 ou mais, 8 ou mais, 8,5 ou mais, ou 9 ou mais, mais especificamente, na faixa de 8 a 11.
[0023] Além disso, na presente revelação, a etapa de ajuste de pH pode ser realizada adicionando-se uma substância alcalina, especificamente um hidróxido, ao concentrado. Especificamente, o hidróxido pode ser hidróxido de sódio ou uma solução aquosa de hidróxido de sódio, sem ser limitada ao mesmo.
[0024] Na presente revelação, a etapa (c) (etapa de cristalização) é uma etapa de recuperação do fosfato do concentrado que tem o pH ajustado, que é obtido na etapa de ajuste de pH. Na presente revelação, a recuperação do fosfato é realizada ao cristalizar o fosfato no concentrado que tem o pH ajustado e separar os cristais gerados a partir de um licor-mãe sem o uso de um solvente orgânico.
[0025] Para cristalização do fosfato, temperatura pode ser ajustada e/ou núcleos de cristal podem ser adicionados ao mesmo, sem ser limitado ao mesmo. Especificamente, para cristalização do fosfato, uma etapa de resfriar o concentrado que tem o pH ajustado pode ser ainda conduzida entre a etapa de ajuste de pH e a etapa de cristalização; ou na etapa de cristalização. Mais especificamente, o concentrado que tem o pH ajustado pode ser colocado em descanso em temperatura ambiente, em que o concentrado que tem o pH ajustado pode ser resfriado antes da etapa de cristalização, ou o concentrado que tem o pH ajustado pode ser resfriado na etapa de cristalização, sem ser limitado ao mesmo. Entretanto, embora a taxa de recuperação de ácido fosfórico possa ser afetada resfriando-se a temperatura, a temperatura de resfriamento não é limitada desde que os cristais do fosfato sejam formados. Especificamente, a temperatura de resfriamento pode ser 50 °C ou menos, especificamente na faixa de 0 °C a 30 °C, mais especificamente, na faixa de 10 °C a 20 °C, sem ser limitada à mesma.
[0026] Além disso, especificamente para cristalização do fosfato, uma etapa de adicionar os cristais do fosfato como núcleos de cristal pode ser ainda conduzida entre a etapa de ajuste de pH e a etapa de cristalização ou na etapa de cristalização, sem ser limitada ao mesmo.
[0027] Conforme usado no presente documento, o termo “fosfato” pode se referir a um sal de ácido fosfórico ou um hidrato do mesmo, mas o tipo do sal não é limitado ao mesmo desde que o ácido fosfórico possa ser recuperado por cristalização. Especificamente, o fosfato pode compreender pelo menos um selecionado a partir de fosfato trissódico, hidrogenofosfato dissódico, di-hidrogenofosfato de sódio e hidratos dos mesmos, mais especificamente, hidrogenofosfato dissódico ou hidratos do mesmo, sem ser limitada aos mesmos. O número de moléculas de água ligadas ao hidrato não é limitado desde que o hidrato do fosfato seja cristalizado, mas pode ser, especificamente, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, ou 13 ou mais. Além disso, o hidrato pode ser especificamente, hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico ou dodeca-hidrato de hidrogenofosfato dissódico, sem ser limitado aos mesmos.
[0028] Na presente revelação, os termos ácido fosfórico e fosfato podem ser usados de modo intercambiável.
[0029] Na presente revelação, qualquer método que possibilita separação de sólido-líquido pode ser usado para separar os cristais de fosfato gerados sem limitação, especificamente, uma centrífuga, uma prensa de filtro, um filtro de compressão, um filtro a vácuo giratório, um separador de membrana, ou similares podem ser usados, sem ser limitado aos mesmos.
[0030] Na presente revelação, o licor-mãe se refere a uma solução obtida separando-se e removendo-se os cristais de fosfato gerados a partir do concentrado que tem o pH ajustado e pode compreender íons de fosfato não cristalizados, sem ser limitada aos mesmos.
[0031] A fim de aumentar a taxa de recuperação de ácido fosfórico, o método de acordo com a presente revelação pode compreender ainda uma segunda etapa de cristalização de recristalizar o fosfato do licor-mãe. De acordo com a presente revelação, uma alta taxa de recuperação de ácido fosfórico pode ser obtida adicionando-se cristais de fosfato obtidos na segunda etapa de cristalização (segundo fosfato recuperado) para cristais de fosfato obtidos na etapa anterior de cristalização (primeiro fosfato recuperado). Especificamente, a segunda etapa de cristalização pode compreender (i) concentrar um licor-mãe (etapa de reconcentração), (ii) ajustar o pH do licor-mãe (etapa de reajuste de pH), e (iii) cristalizar o fosfato no licor-mãe que tem o pH ajustado e separar o fosfato cristalizado no mesmo (etapa de recristalização). As etapas (i) a (iii) podem ser realizadas da mesma maneira que a etapa de concentração, a etapa de ajuste de pH e a etapa de cristalização descritas acima. Especificamente, o pH do licor-mãe pode ser ajustado para 7 ou mais, 7,5 ou mais, 8 ou mais, 8,5 ou mais, ou 9 ou mais, mais especificamente, na faixa de 8 a 11.
[0032] Além disso, especificamente, a segunda etapa de cristalização pode compreender ainda adicionar cristais de fosfato, como núcleos de cristal, ao licor-mãe, por exemplo, entre a etapa de reajuste de pH e a etapa de recristalização ou na etapa de recristalização, sem ser limitada ao mesmo.
[0033] Além disso, de acordo com a presente revelação, a etapa de cristalização pode ser realizada mais de duas vezes para aumentar a taxa de recuperação de ácido fosfórico.
[0034] O método de acordo com a presente revelação pode compreender ainda adicionar um álcool na etapa de ajuste de pH; ou entre a etapa de ajuste de pH e a etapa de cristalização. Devido à baixa solubilidade de um fosfato in álcool, o álcool, quando misturado com um fosfato solução, reduz a solubilidade do fosfato na solução, aumentando, dessa maneira, a taxa de recuperação de ácido fosfórico. O álcool não é limitado desde que a taxa de recuperação de ácido fosfórico seja aumentada dessa maneira, mas pode particularmente ser metanol, etanol, propanol, butanol, ou qualquer combinação dos mesmos.
[0035] Na presente revelação, a etapa (d) (etapa de reutilização) é uma etapa de uso dos cristais de fosfato recuperados da etapa de cristalização como uma fonte de ácido fosfórico e/ou fósforo em diversos meios de fermentação que necessitam de uma fonte de ácido fosfórico e/ou fósforo. O meio de fermentação de acordo com a presente revelação não é limitado desde que o meio seja usado na fermentação que necessita de uma fonte de ácido fosfórico e/ou fósforo, mas pode particularmente ser, um meio de fermentação usado na produção de O-fosfosserina ou O-fosfo-homosserina.
[0036] Outro aspecto da presente revelação fornece um método de recuperação ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação e reutilização do ácido fosfórico recuperado, em que o método compreende: (a) produzir O-fosfosserina (OPS) com o uso de um microorganismo em um meio de fermentação que contém ácido fosfórico (etapa de fermentação de OPS); (b) preparar um caldo de fermentação de cisteína ou um derivado do mesmo reagindo-se O-fosfosserina produzida na etapa (a) com um sulfeto na presença de O-fosfosserina sulfidrilase (OPSS) ou um microorganismo que expressa a OPSS (etapa de conversão); (c) concentrar o caldo de fermentação; ou um líquido residual de fermentação obtido removendo-se cisteína ou derivados da mesma do caldo de fermentação (etapa de concentração); (d) ajustar o pH do concentrado na faixa de 8 a 11 (etapa de ajuste de pH); (e) cristalizar um fosfato do concentrado que tem o pH ajustado e separar o fosfato cristalizado de um licor-mãe (etapa de cristalização); e (f) usar o fosfato cristalizado em um meio de fermentação como uma fonte de ácido fosfórico (etapa de reutilização).
[0037] Na presente revelação, a etapa (a) (etapa de fermentação de OPS) é uma etapa de produção O-fosfosserina usando-se um meio de fermentação que contém ácido fosfórico e um micro-organismo. A O- fosfosserina é um éster de serina e ácido fosfórico, e ácido fosfórico é necessário para produzir O-fosfosserina. Ademais, o micro-organismo pode ser qualquer micro-organismo conhecido com capacidade de produzir O- fosfosserina, e exemplos do micro-organismo podem ser, porém, sem limitação, micro-organismos que têm atividade aperfeiçoada de exportar O- fosfosserina (Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2014/182125 e WO 2014/182119). Além disso, exemplos de microorganismos que têm alta capacidade de produção de O-fosfosserina, pode ser um micro-organismo que tem atividade reduzida de fosfosserina fosfatase endógena (SerB) e/ou atividade aperfeiçoada de fosfoglicerato desidrogenase (SerA) e/ou fosfosserina aminotransferase (SerC) (Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2012/053794), sem ser limitados aos mesmos.
[0038] Na presente revelação, a etapa (b) (etapa de conversão) é uma etapa de converter O-fosfosserina, obtida na etapa de fermentação de OPS, em cisteína ou derivados da mesma reagindo-se O-fosfosserina com um sulfeto sob a ação catalisadora da O-fosfosserina sulfidrilase.
[0039] Na presente revelação, a reação de conversão também pode ser realizada usando-se um micro-organismo que expressa O-fosfosserina sulfidrilase, bem como a enzima. A enzima e o micro-organismo que expressa a enzima podem ser obtidos por quaisquer meios e método conhecidos na técnica. Especificamente, a enzima, O-fosfosserina sulfidrilase pode ser qualquer enzima conhecida revelada na Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2013/089478, WO 2012/053794, e WO 2012/053777, sem ser limitada à mesma.
[0040] Ademais, na presente revelação, o sulfeto não é limitado desde que o sulfeto reaja com O-fosfosserina sob a ação catalisadora de O- fosfosserina sulfidrilase, mas pode ser pelo menos um selecionado do grupo que consiste em CH3SH, Na2S, NaSH, (NH4)2S, H2S e Na2S2O3.
[0041] Na presente revelação, as etapas (c) a (e) são iguais à etapa de concentração, à etapa de ajuste de pH e à etapa de cristalização descritas acima.
[0042] Na presente revelação, a etapa (f) (etapa de reutilização) é uma etapa de uso dos cristais de fosfato recuperados da etapa de cristalização em um meio de fermentação que necessita de uma fonte de ácido fosfórico e/ou fósforo como a fonte de ácido fosfórico e/ou fósforo. Especificamente, o meio de fermentação pode ser qualquer meio de fermentação usado para produzir O-fosfosserina, sem ser limitado à mesma.
[0043] Outro aspecto da presente revelação fornece um método de recuperação ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação e reutilização do ácido fosfórico recuperado, em que o método compreende: (a) produzir O-fosfo-homosserina (OPHS) com o uso de um micro-organismo em um meio de fermentação que contém ácido fosfórico (etapa de fermentação de OPHS); (b) preparar um caldo de fermentação de metionina ou um derivado do mesmo reagindo-se O-fosfo-homosserina produzida na etapa (a) com um sulfeto na presença de síntese de metionina dependente de O-fosfo- homosserina ou um micro-organismo que expressa a síntese metionina dependente de O-fosfo-homosserina (etapa de conversão); (c) concentrar o caldo de fermentação; ou um líquido residual de fermentação obtido removendo-se metionina ou um derivado do mesmo do caldo de fermentação (etapa de concentração); (d) ajustar o pH do concentrado na faixa de 8 a 11 (etapa de ajuste de pH); (e) cristalizar o fosfato no concentrado que tem o pH ajustado e separar o fosfato cristalizado de um licor-mãe (etapa de cristalização); e (f) usar o fosfato cristalizado como uma fonte de ácido fosfórico em um meio de fermentação (etapa de reutilização).
[0044] Na presente revelação, a etapa (a) (etapa de fermentação de OPHS) é uma etapa de produção O-fosfo-homosserina usando-se um meio de fermentação que contém ácido fosfórico e um micro-organismo. O-fosfo- homosserina é um éster de treonina e ácido fosfórico, e ácido fosfórico é necessário para produzir O-fosfo-homosserina. Ademais, o micro-organismo pode ser qualquer micro-organismo conhecido com capacidade de produzir O-fosfo-homosserina.
[0045] Na presente revelação, a etapa (b) (etapa de conversão) é uma etapa de converter O-fosfo-homosserina em metionina ou derivados da mesma reagindo-se O-fosfo-homosserina obtida a partir da etapa de fermentação de OPHS com um sulfeto sob a ação catalisadora da síntese de metionina dependente de OPHS.
[0046] Na presente revelação, a reação de conversão também pode ser realizada usando-se um micro-organismo que expressa síntese de metionina dependente de OPHS, bem como a enzima. Especificamente, a enzima e o micro-organismo que expressa a enzima podem ser obtidos por quaisquer meios e método conhecido na técnica, por exemplo, por um método revelado no Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2014/064244, sem ser limitado ao mesmo.
[0047] Ademais, na presente revelação, o sulfeto não é limitado desde que o sulfeto reaja com O-fosfo-homosserina sob a ação catalisadora de síntese de metionina dependente de OPHS, mas pode compreender pelo menos um selecionado a partir de CH3SH, Na2S, NaSH, (NH4)2S, H2S e Na2S2O3.
[0048] Na presente revelação, as etapas (c) a (e) são iguais à etapa de concentração, à etapa de ajuste de pH e à etapa de cristalização descritas acima.
[0049] Na presente revelação, a etapa (f) (etapa de reutilização) é uma etapa de uso dos cristais de fosfato recuperados da etapa de cristalização em um meio de fermentação que necessita de uma fonte de ácido fosfórico e/ou fósforo como a fonte de ácido fosfórico e/ou fósforo. Especificamente, o meio de fermentação pode ser qualquer meio de fermentação usado para produzir O-fosfo-homosserina, sem ser limitado à mesma.
[0050] Outro aspecto da presente revelação fornece um método de recuperação de ácido fosfórico a partir de um líquido residual de fermentação.
[0051] Especificamente, o método de acordo com a presente revelação compreende: (a) concentrar um líquido residual de fermentação que contém ácido fosfórico (etapa de concentração); (b) ajustar o pH do concentrado na faixa de 8 a 11 (etapa de ajuste de pH); (c) cristalizar o fosfato do concentrado que tem o pH ajustado (etapa de cristalização); e (d) separar o fosfato cristalizado de um licor-mãe (etapa de separação).
[0052] Na presente revelação, o líquido residual de fermentação é conforme descrito acima e pode compreender um líquido residual de conversão enzimática.
[0053] Na presente revelação, as etapas (a) a (c) são as mesmas que a etapa de concentração, a etapa de ajuste de pH e a etapa de cristalização descritas acima.
[0054] Na presente revelação, um método de separar cristais de fosfato do licor-mãe da etapa (d) (etapa de separação) é conforme descrito acima na etapa de cristalização.
MODO DA REVELAÇÃO
[0055] Doravante, a presente revelação será descrita em maiores detalhes em referência aos exemplos a seguir. No entanto, esses exemplos são apenas para propósitos ilustrativos e são se destinam a limitar o escopo da presente revelação.
EXEMPLO 1. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO DE ACORDO COM A CONCENTRAÇÃO DE LÍQUIDO RESIDUAL DE FERMENTAÇÃO DE O-FOSFOSSERINA EXEMPLO 1-1. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO CM O USO DE LÍQUIDO RESIDUAL DE FERMENTAÇÃO DE O-FOSFOSSERINA
[0056] Após um caldo de fermentação de O-fosfosserina ser obtido cultivando-se um micro-organismo com capacidade de produção de O- fosfosserina (OPS) em um meio de fermentação que compreende ácido fosfórico, o caldo de fermentação foi reagido com um sulfeto com o uso de O- fosfosserina sulfidrilase (OPSS) para obter um caldo de fermentação que compreende cisteína ou cistina (Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2012/053794). Cisteína ou cistina foi cristalizada no caldo de fermentação e separada do mesmo por separação de sólido-líquido para obter um líquido residual de fermentação.
[0057] O líquido residual de fermentação de O-fosfosserina tinha uma composição de íon (g/l) de 24,4 de íons de sódio, 6,4 de íons de amônia, 14,8 de íons de cloreto, 3,4 de íons de sulfato e 34,3 de íons de fosfato. 1.665 ml de água foram evaporados de 2.000 ml de um líquido residual inicial, e 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (38,0 ml), foram adicionados à mesma até o pH ter alcançado 9,00. Essa solução tinha uma concentração de íon de fosfato de 185,4 g/l. A solução foi resfriada até 15 °C para obter hepta- hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0058] Um peso de um produto final foi 159,5 g. O produto final tinha uma composição de íon (g/kg) de 124,6 de íons de sódio, 5,3 de íons de amônia, 5,4 de íons de cloreto, 4,2 de íons de sulfato e 388,5 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 45,7% em peso. Uma taxa de recuperação total de ácido fosfórico foi 79,2% em peso.
EXEMPLO 1-2. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO COM O USO DE LÍQUIDO RESIDUAL DE FERMENTAÇÃO DE O-FOSFOSSERINA
[0059] Um líquido residual com base no processo de O-fosfosserina fermentação de acordo com o presente exemplo tinha uma composição de íon (g/l) de 24,7 de íons de sódio, 6,3 de íons de amônia, 16,4 de íons de cloreto, 3,9 de íons de sulfato e 35,8 de íons de fosfato. 1555 ml de água foram evaporados de 1945 ml de um líquido residual inicial, e 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (46,5 ml), foram adicionados à mesma até o pH ter alcançado 9,00. Essa solução tinha uma concentração de íon de fosfato de 159,7 g/l. A solução foi resfriada até 15 °C para obter hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0060] Um peso de um produto final foi 132,3 g. O produto final tinha uma composição de íon (g/kg) de 127,4 de íons de sódio, 10,9 de íons de amônia, 5,2 de íons de cloreto, 3,1 de íons de sulfato e 358,6 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 49,6% em peso. Uma taxa de recuperação total de ácido fosfórico foi 68,0% em peso.
EXEMPLO 1-3. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO COM O USO DE LÍQUIDO RESIDUAL DE FERMENTAÇÃO DE O-FOSFOSSERINA
[0061] Um líquido residual com base no processo de O-fosfosserina fermentação de acordo com o presente exemplo tinha uma composição de íon (g/l) de 24,6 de íons de sódio, 6,2 de íons de amônia, 16,3 de íons de cloreto, 3,5 de íons de sulfato e 35,6 de íons de fosfato. 1315 ml de água foram evaporados de 1975 ml de um líquido residual inicial, e 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (43,0 ml), foram adicionados à mesma até o pH ter alcançado 9,01. Essa solução tinha uma concentração de íon de fosfato de 99,9 g/l. A solução foi resfriada até 15 °C para obter dodeca-hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0062] Um peso de um produto final foi 186,0 g. O produto final tinha uma composição de íon (g/kg) de 110,7 de íons de sódio, 13,5 de íons de amônia, 2,4 de íons de cloreto, 2,8 de íons de sulfato e 264,7 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 60,8% em peso. Uma taxa de recuperação total de ácido fosfórico foi 70,1% em peso.
EXEMPLO 1-4. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO COM O USO DE LÍQUIDO RESIDUAL DE FERMENTAÇÃO DE O-FOSFOSSERINA
[0063] Um líquido residual com base no processo de O-fosfosserina fermentação de acordo com o presente exemplo tinha uma composição de íon (g/l) de 24,5 de íons de sódio, 6,2 de íons de amônia, 16,3 de íons de cloreto, 3,7 de íons de sulfato e 35,6 de íons de fosfato. 980 ml de água foram evaporados de 1955 ml de um líquido residual inicial, e 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (42,0 ml), foram adicionados à mesma até o pH ter alcançado 9,04. Essa solução tinha uma concentração de íon de fosfato de 68,4 g/l. A solução foi resfriada até 15 °C para obter dodeca-hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0064] Um peso de um produto final foi 172,9 g. O produto final tinha uma composição de íon (g/kg) de 112,8 de íons de sódio, 20,2 de íons de amônia, 1,2 de íons de cloreto, 2,6 de íons de sulfato e 255,9 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 61,9% em peso. Uma taxa de recuperação total de ácido fosfórico foi 63,6% em peso.
[0065] Portanto, foi confirmado que conforme a concentração de íons de fosfato contidos no concentrado que tem o pH ajustado reduz, a taxa de recuperação de ácido fosfórico reduz.
EXEMPLO 2. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO DE ACORDO COM TEMPERATURA DE RESFRIAMENTO
[0066] Um líquido residual com base no processo de O-fosfosserina fermentação de acordo com o presente exemplo tinha uma composição de íon (g/l) de 23,8 de íons de sódio, 6,5 de íons de amônia, 15,1 de íons de cloreto, 3,4 de íons de sulfato e 35,0 de íons de fosfato. 1.600 ml de água foram evaporados de 2.000 ml de um líquido residual inicial (em uma temperatura de 50 °C ou maior), e 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (39,5 ml), foram adicionados à mesma até o pH ter alcançado 9,00. Essa solução tinha uma concentração de íon de fosfato de 159,4 g/l. A condição experimental foi similar àquela dos Exemplos 1 a 2. A solução foi resfriada até 25 °C para obter hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0067] Um peso de um produto final foi 110,6 g. O produto final tinha uma composição de íon (g/kg) de 126,8 de íons de sódio, 13,8 de íons de amônia, 2,7 de íons de cloreto, 2,2 de íons de sulfato, 393,9 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 43,9% em peso. Uma taxa de recuperação total de ácido fosfórico foi 62,2% em peso. Esse resultado indica que uma temperatura inferior é preferencial para obter uma taxa maior de recuperação de ácido fosfórico.
EXEMPLO 3. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO ADICIONANDO-SE DE MODO ADICIONAL PH ANTES DA CONCENTRAÇÃO
[0068] Um líquido residual com base no processo de O-fosfosserina fermentação de acordo com o presente exemplo tinha uma composição de íon (g/l) de 23,4 de íons de sódio, 6,4 de íons de amônia, 14,9 de íons de cloreto, 3,5 de íons de sulfato e 34,7 de íons de fosfato. Antes de um processo de evaporação, 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (39,5 ml), foi adicionado à mesma até o pH ter alcançado 9,02. Então, 1.600 ml de água foram evaporados de 2.000 ml de um líquido residual inicial. O pH da solução após evaporação foi 7,06 visto que amônia foi evaporada. Desse modo, 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (16.0 ml), foi ainda adicionado à mesma até o pH ter alcançado 9,00. A concentração de íon de fosfato da solução foi 152,4 g/l. A condição de concentração foi similar àquela dos
Exemplos 1 a 2. A solução foi resfriada até 15 °C para obter hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0069] Um peso de um produto final foi 141,6 g. O produto final tinha uma composição de íon (g/kg) de 156,8 de íons de sódio, 0,6 de íons de amônia, 1,1 de íons de cloreto, 3,2 de íons de sulfato e 338,8 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 51,2 % em peso. Uma taxa de recuperação total de ácido fosfórico foi 69,1% em peso. De acordo com esse método, a quantidade de impurezas de íon de amônia contidas no hidrogenofosfato dissódico recuperado foi significativamente reduzida em comparação com outros processos.
EXEMPLO 4. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO ADICIONANDO-SE METANOL EXEMPLO 4-1. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO ADICIONANDO-SE 100 ML DE METANOL
[0070] Um líquido residual com base no processo de O-fosfosserina fermentação de acordo com o presente exemplo tinha uma composição de íon (g/l) de 23,8 de íons de sódio, 6,4 de íons de amônia, 15,3 de íons de cloreto, 6,4 de íons de sulfato e 37,1 de íons de fosfato. 1.600 ml de água foram evaporados de 2.000 ml de um líquido residual inicial. Então, 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (48,0 ml), foram adicionados à mesma até o pH ter alcançado 9,07 e 100 ml de metanol foi adicionado à mesma. Essa solução tinha uma concentração de íon de fosfato de 135,2 g/l. A solução foi resfriada até 15 °C para obter hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0071] Um peso de um produto final foi 182,7 g. O produto final tinha uma composição de íon (g/kg) de 135,5 de íons de sódio, 24,9 de íons de amônia, 13,1 de íons de cloreto, 2,2 de íons de sulfato e 328,5 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 49,6% em peso. Uma taxa de recuperação total de ácido fosfórico foi 81,0% em peso.
EXEMPLO 4-2. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO ADICIONANDO-SE 200 ML DE METANOL
[0072] Um líquido residual com base no processo de O-fosfosserina fermentação de acordo com o presente exemplo tinha uma composição de íon (g/l) de 23,9 de íons de sódio, 6,4 de íons de amônia, 15,3 de íons de cloreto, 3,9 de íons de sulfato e 37,3 de íons de fosfato. 1.600 ml de água foram evaporados de 2.000 ml de um líquido residual inicial. Então, 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (47,0 ml), foram adicionados à mesma até o pH ter alcançado 9,04 e 200 ml de metanol foi adicionado à mesma. Essa solução tinha uma concentração de íon de fosfato de 115,2 g/l. A solução foi resfriada até 15 °C para obter hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0073] Um peso de um produto final foi 182,0 g. O produto final tinha uma composição de íon (g/kg) de 122,9 de íons de sódio, 38,9 de íons de amônia, 15,9 de íons de cloreto, 2,4 de íons de sulfato e 328,2 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 46,6% em peso. Uma taxa de recuperação total de ácido fosfórico foi 80,2% em peso.
[0074] Portanto, foi confirmado que a taxa de recuperação de ácido fosfórico aumentou adicionando-se metanol após ajustar o pH ou na etapa de ajuste de pH.
EXEMPLO 5. RECUPERAÇÃO DE ÁCIDO FOSFÓRICO POR CRISTALIZAÇÃO DE DUAS ETAPAS
[0075] Com base na Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2014/182125, fermentação de O-fosfosserina e reação de conversão enzimática de L-cisteína foram realizadas. Após esses processos, o líquido residual do processo tinha uma composição de íon (g/l) de 21,7 de íons de sódio, 4,4 de íons de amônia, 16,0 de íons de cloreto, 30,1 de íons de sulfato e 30,3 de íons de fosfato. 16,7 l de água foram evaporados de 20 l de um líquido residual inicial, 50% (p/p) de solução aquosa de hidróxido de sódio (0,4 L), foi adicionado à mesma até que o pH tenha alcançado 9,00. Essa solução tinha uma concentração de íon de fosfato de 162,1 g/l. A solução foi resfriada até 15 °C para obter hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico. A pasta fluida de hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura. Um peso do hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico recuperado foi 1.339,0 g. O produto tinha uma composição de íon (g/kg) de 133,5 de íons de sódio, 18,7 de íons de amônia, 5,3 de íons de cloreto, 1,3 de íons de sulfato e 323,4 de íons de fosfato. Um teor de umidade do produto final foi 48,2% em peso.
[0076] Após filtragem da pasta fluida, um filtrado tinha uma composição de íon (g/l) de 13,3 de íons de sódio, 6,8 de íons de amônia, 98,9 de íons de cloreto, 16,8 de íons de sulfato e 40,2 de íons de fosfato. 1,1 g de dodeca-hidrato de hidrogenofosfato dissódico (amostra preparada nos Exemplos 1 a 3) foi adicionado a 3,2 l do filtrado remanescente e agitado a 15 °C por 4 horas. A pasta fluida de dodeca-hidrato de hidrogenofosfato dissódico foi filtrada com o uso de um cesto de filtragem centrífugo e lavada com água pura.
[0077] Um peso do dodeca-hidrato de hidrogenofosfato dissódico recuperado foi 299,0 g. O produto tinha uma composição de íon (g/kg) de 128,2 de íons de sódio, 6,1 de íons de cloreto, 3,8 de íons de sulfato e 239,5 de íons de fosfato. Um teor de umidade foi 61,3% em peso. Uma taxa de recuperação final de ácido fosfórico do processo descrito acima de duas etapas foi 83,2% em peso. Quando o hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico recuperado foi misturado com o dodeca-hidrato de hidrogenofosfato dissódico e reutilizado como um precursor de fermentação de O-fosfosserina, o processo de fermentação prosseguiu sem qualquer problema.
EXEMPLO 6. PREPARAÇÃO DE O-FOSFOSSERINA COM O USO DE HIDROGENOFOSFATO DISSÓDICO RECUPERADO
[0078] Uma cepa depositada mediante acessão No. KCCM11103P e revelada na Publicação de Pedido de Patente Internacional n° WO 2012/053794 foi incubada em uma placa de meio de ágar de MMYE que contém 50 μg/ml de espectinomicina (2 g/l glicose, 2 mM de sulfato de magnésio, 0,1 mM de cloreto de cálcio, 6 g/l de pirofosfato de sódio, 0,5 g/l de cloreto de sódio, 3 g/l de hidrogenofosfato dissódico recuperado de acordo com a presente revelação, 10 g/l de extrato de levedura, e 18 g/l de ágar) a 33 C por 24 horas. As células resultantes foram refugadas de 1/10 da área de cada placa de ágar, inoculadas em 50 ml de um meio de semente de frasco que contém 50 μg/ml de espectinomicina (10 g/l de glicose, 0,5 g/l de sulfato de magnésio, 3 g/l de di-hidrogenofosfato de potássio, 10 g/l de extrato de levedura, 0,5 g/l de cloreto de sódio, 1,5 g/l de cloreto de amônia, 12,8 g/l de pirofosfato de sódio e 1 g/l de glicina) em um frasco defletor e incubadas a 30 °C por 6 horas a 200 rpm.
[0079] Após a cultura de semente ser completada, o meio de cultura de semente em uma quantidade de 16% do volume de um meio de cultura principal foi inoculado em um fermentador pequeno de 1 l carregado com 300 ml do meio de cultura principal, seguido por incubação a 33 °C e pH 7,0. Durante a incubação, o pH foi ajustado para 7,0 adicionando-se água de amônia. Mediante depleção de glicose do meio, cultura alimentada por batelada foi realizada adicionando-se uma solução de glicose de 520 g/l e um hidrogenofosfato dissódico de 300 g/l recuperado de acordo com a presente revelação no mesmo. Após realizar a incubação por 80 horas, O-fosfosserina em uma concentração de 29,3 g/l foi medida por HPLC.
EXEMPLO COMPARATIVO. PREPARAÇÃO DE O-FOSFOSSERINA COM O USO DE ÁCIDO FOSFÓRICO PURO
[0080] A cepa depositada sob acessão n° KCCM11103P foi incubada no meio de semente e o meio principal da mesma maneira que no Exemplo 6. Mediante a depleção de glicose, cultura alimentada por batelada foi realizada adicionando-se solução de glicose de 520 g/l e 200 de g/l ácido fosfórico puro na mesma. Após realizar a incubação por 80 horas, O-fosfosserina em uma concentração de 29,5 g/l foi medida por HPLC.
[0081] Portanto, foi confirmado que, de acordo com o método de recuperação de ácido fosfórico de um meio de fermentação e reutilização do mesmo, um fosfato pode ser recuperado por cristalização do fosfato em um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação, e usando-se o fosfato recuperado na fermentação, um produto de fermentação pode ser obtido em uma quantidade similar àquela obtida com o uso de ácido fosfórico puro e, desse modo, o método de acordo com a presente revelação pode ser usado em um processo de fermentação de modo muito eficaz.
[0082] A descrição acima da presente invenção é fornecida para o propósito de ilustração, e seria entendido por aqueles versados na técnica que diversas alterações e modificações podem ser realizar sem alterar a concepção técnica e recursos essenciais da presente invenção. Desse modo, é evidente que as modalidades descritas acima são ilustrativas em todos os aspectos e não limitam a presente invenção. As diversas modalidades reveladas no presente documento não se destinam a ser limitantes, em que o escopo e o espírito verdadeiros são indicados pelas reivindicações a seguir. A presente invenção dever ser limitada apenas pelos termos das reivindicações anexas, juntamente com o escopo completo de equivalentes aos quais tais reivindicações são designadas.

Claims (18)

1. Método de recuperação de ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação e reutilização do ácido fosfórico recuperado, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: (a) concentrar um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação que contém ácido fosfórico (etapa de concentração); (b) ajustar o pH do concentrado na faixa de 8 a 11 (etapa de ajuste de pH); (c) cristalizar um fosfato do concentrado que tem o pH ajustado e separar o fosfato cristalizado de um licor-mãe (etapa de cristalização); e (d) usar o fosfato cristalizado em um meio de fermentação como uma fonte de ácido fosfórico (etapa de reutilização); em que o fosfato é hidrogenofosfato dissódico ou um hidrato do mesmo.
2. Método de recuperação de ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou um líquido residual de fermentação e reutilização do ácido fosfórico recuperado, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: (a) produzir O-fosfosserina (OPS) com o uso de um microorganismo em um meio de fermentação que contém ácido fosfórico (etapa de fermentação de OPS); (b) preparar um caldo de fermentação de cisteína ou um derivado da mesma reagindo-se a O-fosfosserina produzida na etapa (a) com um sulfeto na presença de O-fosfosserina sulfidrilase (OPSS) ou um microorganismo que expressa a OPSS (etapa de conversão); (c) concentrar o caldo de fermentação; ou um líquido residual de fermentação obtido removendo-se a cisteína ou um derivado da mesma do caldo de fermentação (etapa de concentração); (d) ajustar o pH do concentrado na faixa de 8 a 11 (etapa de ajuste de pH); (e) cristalizar um fosfato do concentrado que tem o pH ajustado e separar o fosfato cristalizado de um licor-mãe (etapa de cristalização); e (f) usar o fosfato cristalizado em um meio de fermentação como uma fonte de ácido fosfórico (etapa de reutilização), em que o fosfato é hidrogenofosfato dissódico ou um hidrato do mesmo.
3. Método de recuperação de ácido fosfórico a partir de um caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação e reutilização do ácido fosfórico recuperado, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: (a) produzir O-fosfo-homosserina (OPHS) com o uso de um micro-organismo em um meio de fermentação que contém ácido fosfórico (etapa de fermentação de OPHS); (b) preparar um caldo de fermentação de metionina ou um derivado da mesma reagindo-se a O-fosfo-homosserina produzida na etapa (a) com um sulfeto na presença de metionina sintase dependente de O-fosfo- homosserina ou de um micro-organismo que expressa a metionina sintase dependente de O-fosfo-homosserina (etapa de conversão); (c) concentrar o caldo de fermentação; ou um líquido residual de fermentação obtido removendo-se a metionina ou um derivado da mesma do caldo de fermentação (etapa de concentração); (d) ajustar o pH do concentrado na faixa de 8 a 11 (etapa de ajuste de pH); (e) cristalizar um fosfato do concentrado que tem o pH ajustado e separar o fosfato cristalizado de um licor-mãe (etapa de cristalização); e (f) usar o fosfato cristalizado em um meio de fermentação como uma fonte de ácido fosfórico (etapa de reutilização), em que o fosfato é hidrogenofosfato dissódico ou um hidrato do mesmo.
4. Método de recuperação de ácido fosfórico, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende: (a) concentrar um líquido residual de fermentação que contém ácido fosfórico (etapa de concentração); (b) ajustar o pH do concentrado na faixa de 8 a 11 (etapa de ajuste de pH); (c) cristalizar um fosfato do concentrado que tem o pH ajustado (etapa de cristalização); e (d) separar o fosfato cristalizado de um licor-mãe (etapa de separação), em que o fosfato é hidrogenofosfato dissódico ou um hidrato do mesmo.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o caldo de fermentação é (i) um caldo de fermentação de O- fosfosserina (OPS), (ii) um caldo de fermentação de O-fosfo-homosserina (OPHS), ou (iii) um caldo de fermentação que compreende um aminoácido ou um derivado do mesmo, preparado adicionando-se uma enzima de conversão ou um micro-organismo que expressa a enzima de conversão; e um sulfeto ao caldo de fermentação, e o líquido residual de fermentação ser um líquido residual obtido removendo-se o aminoácido ou um derivado do mesmo do caldo de fermentação.
6. Método de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o sulfeto é pelo menos um selecionado dentre o grupo que consiste em CH3SH, Na2S, NaSH, (NH4)2S, H2S, e Na2S2O3.
7. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado pelo fato de que o líquido residual de fermentação ser obtido removendo-se o aminoácido ou um derivado do mesmo do caldo de fermentação.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de ajuste de pH é realizada adicionando-se um hidróxido ao concentrado.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o hidróxido é hidróxido de sódio ou uma solução aquosa de hidróxido de sódio.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, resfriar o concentrado que tem o pH ajustado entre a etapa de ajuste de pH e a etapa de cristalização ou na etapa de cristalização.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, adicionar cristais de fosfato, como núcleos de cristal, entre a etapa de ajuste de pH e a etapa de cristalização ou na etapa de cristalização.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o hidrato é hepta-hidrato de hidrogenofosfato dissódico ou dodeca-hidrato de hidrogenofosfato dissódico.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, cristalizar o fosfato do licor-mãe (segunda etapa de cristalização).
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a segunda etapa de cristalização compreende (i) a concentração do licor-mãe (etapa de reconcentração), (ii) o ajuste do pH do licor-mãe na faixa de 8 a 11 (etapa de reajuste de pH), e (iii) a cristalização do fosfato do licor-mãe que tem o pH ajustado e a separação do fosfato cristalizado do mesmo (etapa de recristalização).
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, adicionar cristais de fosfato, como núcleos de cristal, ao licor-mãe entre a etapa de reajuste de pH e a etapa de recristalização ou na etapa de recristalização.
16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, ajustar o pH do caldo de fermentação ou líquido residual de fermentação na faixa de 8 a 11 antes da etapa de concentração.
17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende, ainda, adicionar um álcool na etapa de ajuste de pH; ou entre a etapa de ajuste de pH e a etapa de cristalização.
18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o álcool é metanol, etanol, propanol, butanol, ou qualquer combinação dos mesmos.
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