BRPI0609757A2

BRPI0609757A2 - processo para produzir um aminoácido básico do caldo de fermentação de uma cepa de microorganismo produtora do aminoácido básico

Info

Publication number: BRPI0609757A2
Application number: BRPI0609757-0A
Authority: BR
Inventors: Duck-Keun Han; Jong-Kyu Choi; Ii-Kwon Hong; Hyun-Ho Kim; Jong-Soo Choi; Tae-Hui Kim; Sung Hyun Kim
Original assignee: Basf Ag
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2011-10-18
Also published as: DE102005017507A1; US20090075348A1; CA2604781A1; DE502006007777D1; WO2006108663A1; US7807420B2; CN101160407A; AU2006233711A1; EP1874945A1; ATE479766T1; KR101257943B1; WO2006108663A8; EP1874945B1; KR20080011288A

Abstract

PROCESSO PARA PRODUZIR UM AMINOáCIDO BáSICO DO CALDO DE FERMENTAçãO DE UMA CEPA DE MICROORGANISMO PRODUTORA DO AMINOáCIDO BáSICO. A invenção refere-se a um processo para recuperar um aminoácido básico do caldo de fermentação de uma cepa de microorganismo que produz o aminoácido básico. O processo compreende as seguintes etapas: a) isolamento dos microorganismos do caldo de fermentação e b) separação do aminoácido básico do caldo aquoso que tem sido obtido na etapa a) por carregamento sucessivo de um arranjo de estágio único ou de multiestágios de um trocador catiónico fortemente ácido na forma de um sal com o caldo obtido na etapa a) e a eluição do aminoácido básico. De acordo com a invenção, antes do processo de carregamento na etapa b), o caldo aquoso possui um valor de pH variando entre 4 e 7,5 e pelo menos o primeiro estágio do arranjo de troca catiónica é pré-tratado com um ácido aquoso em um tal modo que no final do citado pré-tratamento, o valor de pH na descarga do trocador catiónico pré-tratado varia entre 4,5 e 7.

Description

"PROCESSO PARA PRODUZIR UM AMINOÁCIDO BÁSICO DO CALDO DE FERMENTAÇÃO DE UMA CEPA DE MICROORGANISMO PRODUTORA DO AMINOÁCIDO BÁSICO"

Descrição

A presente invenção refere-se a um processo para produzir um aminoácido básico do caldo de fermentação de uma cepa de microorganismo produtora de aminoácido básico.

Aminoácidos básicos tais como L-lisina, L-histidina, L- arginina e L-ornitina são predominantemente produzidos por processos de fermentação microbiana (veja e.g. Axel Kleemann et ai., "Amino acids", em "Ullmann1S Encyclopedia of Industrial Chemistry5th Edition on CD-ROM, 1997 Wiley-VCH e literatura lá citada; Th. Hermann, J. Biotechnol. 104 (2003), pp. 155-172 e literatura lá citada; Pfefferle et al., Adv. Biochem. Eng./Biotechnology, Vol. 79 (2003), 59-112 e literatura lá citada, e também Atkinson et al., em Biochemical Engineering e Biotechnology Handbook, 2nd ed., Stockton Press, 1991, capítulo 20 e literatura lá citada).

No caso de tais processos de fermentação, primariamente um caldo de fermentação é obtido que, em adição ao aminoácido básico desejado e à biomassa resultante dos microorganismos usados, compreende uma multiplicidade de subprodutos e impurezas, e.g. outros aminoácidos, resíduos de substrato, sais, produtos de Iise celular e outros subprodutos.

A produção de aminoácido básico do caldo de fermentação, e sua purificação são freqüentemente realizadas usando trocadores catiônicos fortemente ácidos (veja e.g. Th. Hermann, loc. cit; Atkinson et al, loc. cit.). Para este propósito, o caldo de fermentação aquoso, antes ou após a remoção dos microorganismos e de outros constituintes insolúveis (biomassa), é acidulado com um ácido forte, por exemplo ácido sulfurico, para um pH abaixo de 2, de modo que o aminoácido básico esteja presente como di-cátion. O caldo aquoso acidulado é então passado através de um trocador catiônico fortemente ácido, cujos grupos ácidos estão presente na forma de sal, e.g. como sais de sódio ou de amônio, como um resultado do qual o di-cátion do aminoácido básico é adsorvido na resina trocadora de íons. Depois, o trocador catiônico carregado com o aminoácido básico é normalmente lavado depois com água para remover impurezas. O aminoácido básico é então eluído pelo tratamento com uma base aquosa diluída, por exemplo solução de hidróxido de sódio, água amoniacal ou um tampão de amônio aquoso, a forma de sal do trocador de cátion sendo regenerada ao mesmo tempo. Do eluído assim produzido, o aminoácido básico, se apropriado após acidulação do eluído, é isolado em uma maneira convencional, e.g. por cristalização.

Claro que o líquido (efluente) fluindo quando o trocador catiônico está sendo carregado com o di-cátion do aminoácido básico possui um carregamento de sal alto e portanto pode ser chamado de água residual de densidade alta (HDWW). Também, a, se apropriada, etapa de lavagem subseqüente produz quantidades grandes de água possuindo um carregamento de sal (água residual de densidade baixa (LDWW)). Estas águas residuais, para diminuir o carregamento de sal, têm que ser submetidas ao tratamento complexo de água residual. Alternativamente, as águas residuais salgadas podem ser desaguadas e o concentrado resultante pode ser disposto ou alimentado para outro uso. Contudo, ambas as medidas estão associadas com gasto adicional em termos de aparelhagem e consumo alto de energia e portanto contribuem em uma extensão não insignificante para os custos da produção fermentativa de aminoácido. Portanto não tem havido faltas de tentativas para reduzir o carregamento de sal e a quantidade de água residual que são produzidos em uma recuperação pelos trocadores catiônicos de caldos de fermentação compreendendo aminoácido básico.

Hsiao et al., Biotechnology and Bioengineering Vol. 49 (1996) pp. 341-347 propõe para reduzir a quantidade de água residual, recirculação, para o meio de fermentação, efluentes salgados produzidos na trocador de cátion. Além do risco que quando inibidores de fermentação de resultado usualmente que são formados como subprodutos no metabolismo de microorganismos acumulam no meio de fermentação, foi verificado que no caso da capacidade de ligação do trocador de cátion é diminuída de modo que economias alcançadas pela quantidade reduzida da água residual são consumidas por custos de um arranjo de troca iônica maior.

I. Lee et al., Enzime and Microbiol. Technol. 30 (2002) pp. 798-803, para reduzir a carga de sal na conclusão dos caldos de fermentação contendo lisina, propõe o uso de cromatografia de exclusão de íon ao invés do trocador de cátion usualmente usado. Com isso, primeiro o teor de sólidos do caldo de fermentação é removido por meios de microfiltração. O caldo contendo lisina aquoso resultante é ajustado ao ponto isoelétrico (pH 9,74) e então passado através de um trocador de cátion. Desde que os constituintes iônicos do caldo não sejam absorvidos, eles são recuperados no efluente. O aminoácido é então eluído com água. Entretanto, foi verificado que uma taxa de recuperação alta de L-Iisina maior do que 90% é somente alcançada quando não somente é a taxa de baixa alimentação contendo lisina, mas também a taxa de fluxo passante. Apesar da carga de sal mais baixa, portando, essa modalidade não é econômica.

US 4.714.767 por outro lado descreve um processo de multiestágios para a separação de aminoácidos básicos de um caldo aquoso por meio de um arranjo de uma pluralidade de colunas de troca catiônica conectadas em série nas quais a última parte do efluente produzido sob carregamento da primeira coluna é recirculada para a operação de carregamento de uma separação posterior. Também é proposto que a última parte do eluído da primeira coluna é recirculada para o processo de eluição de uma separação posterior. Nesta maneira a quantidade de água é reduzida, mas não o carregamento de sal.

EP 1.106.602 Al descreve a separação de aminoácidos de soluções aquosas de aminoácidos contendo impureza por cromatografia de leito móvel simulado sobre um trocador catiônico fortemente ácido. De acordo com uma modalidade preferida, para isto é usada uma aparelhagem que compreende uma ou mais colunas de cromatografia conectadas em série possuindo um trocador catiônico fortemente ácido e que compreende, em um arranjo seqüencial, uma primeira porta de dessorção, uma porta de alimentação, uma porta de rafinato e uma segunda porta de dessorção. Para separar o aminoácido, simultaneamente (i) via a porta de alimentação, uma solução de alimentação contendo aminoácido e (ii) via a primeira porta de dessorção, um eluente básico, são contatados com o material de troca catiônica, se apropriado (iii) uma solução aquosa é removida via a segunda porta de dessorção, e (iv) via a porta de extrato é removida uma solução que compreende o aminoácido e, comparada com a solução de alimentação, possui uma quantidade menor de impurezas. Vantagens com respeito à redução do carregamento de sal e à quantidade de água residual não são claras.

O objetivo portanto subjacente à presente invenção é proporcionar um processo para produzir aminoácidos básicos a partir de caldo de fermentação de uma cepa de microorganismo produtora de aminoácido básico, cujo processo suplanta as desvantagens descritas na arte anterior.

Tem sido verificado de modo surpreendente que este objetivo é alcançado por um processo no qual, primeiro a maior parte do microorganismo é separada do caldo de fermentação (etapa a) e então o aminoácido básico é separado do caldo aquoso resultante por carregamento sucessivo de um arranjo de estágio único ou de multiestágios, geralmente serial de um trocador catiônico fortemente ácido em sua forma de sal com o caldo, e eluição do aminoácido básico (etapa b), quando o caldo básico, antes do carregamento, possui um pH dentro da faixa de 4,0 a 7,5, em particular de 4,5 a 7,2, e especialmente de 4,6 a 7, e pelo menos o primeiro estágio do arranjo de troca catiônica é pré-tratado com um ácido aquoso em uma tal maneira que no final do pré-tratamento o pH no efluente do trocador catiônico pré-tratado está dentro da faixa de 4,5 a 7,0.

Conseqüentemente, a presente invenção refere-se a um processo aqui e nas reivindicações apresentado para produzir um aminoácido básico a partir de caldo de fermentação de uma cepa de microorganismo produtora de aminoácido básico.

O processo da invenção está associado a numerosas vantagens: primeiramente, por causa do ácido selecionado na etapa a), não há ocorrência de precipitação significativa de impurezas que podem bloquear o trocador catiônico e assim aumentar o requerimento de água de lavagem. Em adição, a quantidade de sal produzida no processo da invenção e assim o carregamento de sal da água residual, são menores do que nos processos da arte anterior nos quais os trocadores catiônicos são usados para separar e produzir o aminoácido básico a partir de caldo de fermentação. Em adição, rendimentos altos de geralmente maiores do que 95% de aminoácido básico são alcançados até mesmo em carregamentos e vazões de fluxo através altos no trocador catiônico. Devido aos pHs selecionados do caldo, não há ocorrência de precipitação significativa de impurezas que podem bloquear o trocador catiônico e portanto aumentaria o requerimento de água de lavagem.

De acordo com a invenção, em uma primeira etapa, a maior parte dos microorganismos presentes no caldo de fermentação e, se apropriado, outros sólidos presentes, são separados do caldo de fermentação. Separação completa destes constituintes não é em princípio necessária. Costumeiramente, contudo, pelo menos 70%, e em particular pelo menos 80%, dos sólidos presentes no caldo de fermentação, incluindo microorganismos, são separados na etapa a). Preferivelmente, o caldo aquoso resultante compreende menos do que 1% em volume, e em particular não mais do que 0,6% em volume, de materiais celulares. A separação dos microorganismos e de constituintes sólidos pode ser realizada no modo costumeiro para a separação de microorganismos por filtração incluindo filtração de bolo e de profundidade, filtração de fluxo cruzado, processos de separação por membrana tais como ultra- e microfiltração, por centrifugação e decantação, pelo uso de hidrociclones, uma combinação dos processos citados, ou em outra maneira.

Antes da separação, tem se mostrado útil a inativação dos microorganismos no caldo de fermentação (esterilização do caldo de fermentação), por exemplo por processos de pasteurização costumeiros e.g. pela introdução de calor e/ou de vapor quente. Para isto, trocadores de calor convencionais, por exemplo trocadores de calor de casco-e-tubo ou trocadores de calor de placa podem ser usados.

O caldo obtido após a separação da maior parte dos microorganismos e, se apropriado, dos outros sólidos, costumeiramente possui um conteúdo de aminoácido básico de 4% a 30% em peso, freqüentemente de 8% a 20% em peso, e em particular de 10% a 15% em peso. O pH está freqüentemente dentro da faixa de 5 a 7,5, e em particular dentro da faixa de 6 a 7. Portanto, o ajuste do pH do caldo aquoso, e.g. acidulação como na arte anterior, pode ser omitido. Contudo, em princípio, é possível ajustar o pH nas faixas especificadas acima, por exemplo pela adição de quantidades pequenas de um ácido, preferivelmente um ácido possuindo um pKa < 4,5, tal como ácido fórmico, ácido acético, ou ácido sulfurico. Nesta modalidade, portanto, o caldo preferivelmente possui um pH dentro da faixa de 4,0 a 6, em particular 4,5 a 5,5.

Do caldo aquoso resultante, então, na etapa b), o aminoácido básico é separado usando um arranjo de troca catiônica. A separação na etapa b) compreende de acordo com a invenção pelo menos uma etapa de pré- tratamento, uma etapa de carregamento subseqüente, na qual o aminoácido básico é adsorvido no trocador de íons fortemente ácido, e pelo menos uma etapa de eluição, pela qual o aminoácido básico é dessorvido do trocador de íons. Estas etapas podem ser repetidas várias vezes na seqüência enunciada e, entre as etapas, etapas de lavagem com água podem ser realizadas.

O arranjo de troca catiônica usado no processo da invenção compreende um ou mais„ e.g. 2, 3 ou 4 ou mais, até 50, estágios conectados em série (serialmente conectados), costumeiramente na forma de colunas de troca iônica que, como fase estacionária, compreendem um ou mais trocadores catiônicos fortemente ácidos.

Como trocadores catiônicos fortemente ácidos, em princípio todos os materiais trocadores de íons, e.g. resinas orgânicas de troca iônica ou trocadores iônicos inorgânicos, entram em consideração os quais possuem grupos fortemente ácidos, geralmente grupos sulfonato. Freqüentemente, estes são polímeros orgânicos particulados, moderada ou grandemente reticulados, freqüentemente baseados em poliestireno, que possuem sobre a superfície das partículas de polímero uma multiplicidade de grupos fortemente ácidos. O número médio de grupos ácidos está costumeiramente dentro da faixa de 1 a 4 meq/mL de resina de troca iônica. O tamanho de partícula médio das partículas de troca iônica está tipicamente dentro da faixa de 0,1 mm a 1 mm, com tamanhos de partícula maiores e também menores também sendo capazes de serem adequados dependendo do dimensionamento do arranho de troca iônica. As partículas de polímero podem ser, por exemplo, semelhantes a gel ou possuírem uma estrutura macroporosa.

Tais trocadores de íons são conhecidos e alguns são oferecidos comercialmente para purificar aminoácidos, por exemplo sob os nomes comerciais Lewatit® K ou Lewatit® S da Bayer Aktiengesellschaft, e.g. Lewatit® K 2629, Lewatit® S110, Lewatit® S110H, Lewatit® S1467, Lewatit® S1468, Lewatit® S2568, Lewatit® 52568H, Amberjet®, Amberlyst® ou Amberlite® da Rohm & Haas, e.g. Amberjet® 1200, Amberjet® 1500, Amberlite® 200, Amberlite® 250, Amberlite® IRV120, Amberlite® IR 120, Amberlite® IR 200C, Amberlite® CG 6000, Amberlyst® 119 Wet, Dowex® da Dow Chemicals, e.g. Dowex® 50X1-100, Dowex® 50X2-100, Dowex® 50X2-200, Dowex® 50X2-400, Dowex® 50X4-100, Dowex® 50X4-200, Dowex® 50X4-400, Dowex® 50X8-100, Dowex® 50X8-200, Dowex® 50X8-400, Dowex® 40X1-100, Dowex® 40X1-100, Dowex® 40X1-100, Dowex® HCR-S, Dowex® HCR-W2, Dowex® MSC-1, Dowex® 650C, Dowex® G26, Dowex® 88, Dowex® Monosphere 88, Dowex® Monosphere 99K/320, Dowex® Monosphere 99K/350, Dowex® Monosphere 99Ca/320, Dowex® Marathon C, Dowex® 032, Dowex® 406, Dowex® 437, Dowex® C500ES, Dowex® XUS 43518, Dowex® XUS 40406.00, Diaion® da Mitsubishi Corp., e.g. Diaion® SK1B, Diaion® SK1BS, Diaion® SK104, Diaion® SKl 12, Diaion® SKl 16, Diaion® 1-3561, Diaion® 1-3565, Diaion® 1-3570, Diaion® 1-3573, Diaion® 1-3577, Diaion® 1-3581, Duolite® D 5427, Duolite® D 5552 (trocador catiônico de base orgânica), e em adição Adsorbosphere® SCX, Bakerbond® SCX, Partisil® SCX, Spherisorb® SCX, Supelcosil® LC3- SCX, Ultralsil® SCX e Zorbax® 300 SCX (trocador catiônico baseado em sílica).

O arranjo de troca catiônica pode ser operado no modo em batelada e então possui um ou mais, e.g. 2, 3 ou 4, leitos fixos de troca iônica estacionários conectados em série (serialmente conectados). Também pode ser operado continuamente e então possui geralmente 5 a 50, e em particular 15 a 40, leitos de troca iônica, que podem ser, e.g., constituintes de um arranjo de "leito móvel verdadeiro" (veja K. Tekeuchi J. Chem. Eng. Japan 11 (1978 pp. 216-220), um arranjo "anular de circulação contínua" (veja J.P. Martin, Discuss. Farraday Soe. 1949, p. 7) ou de um arranjo de "leito móvel simulado", como descrito em, por exemplo, US 2.985.589, WO 01/72689 e também por G.J. Rossiter et al. Proceedings of AIChE Conference, Los Angeles, CA, Nov. 1991, ou H. J. Van Walsem et al. J. Biochtechnol. 59 (1997) pp. 127-123.

Antes do pré-tratamento da invenção do trocador catiônico com o ácido aquoso, o trocador catiônico está em sua forma de sal, i.e. os grupos fortemente ácidos do trocador catiônico estão na forma desprotegida e coordenam para da neutralidade de carga a um número correspondente de cátions. Geralmente, os cátions são cátions de metal alcalino, em particular íons sódio ou, particularmente preferivelmente, íons amônio (NH4+).

Como um resultado do pré-tratamento da invenção com o ácido aquoso fraco, uma porção destes cátions é eluída e um número equivalente dos grupos ácidos é re-protonado, de modo que no trocador catiônico, não apenas grupos ácidos, mas também grupos básicos, estão presentes. E assumido que como um resultado a capacidade de ligação do arranjo de troca iônica dos trocadores iônicos é aumentada e assim a capacidade do arranjo de troca iônica é aumentada. O processo de eluição / re- protonação pode ser monitorado via o pH do líquido aquoso fluindo no trocador catiônico durante o pré-tratamento. De acordo com a invenção, o grau de pré-tratamento desejado é alcançado quando o pH do líquido efluente (determinado a 25°C) estiver dentro da faixa de 4,5 a 7, e em particular dentro da faixa de 5 a 6,6.

Para o pré-tratamento, em princípio soluções diluídas de todos os ácidos aquosos conhecidos podem ser usadas. Claro que, estes ácidos são preferivelmente selecionados em uma tal maneira que não interfiram com a produção do aminoácido básico do eluído. Se o ácido for um ácido diferente do aminoácido básico a ser isolado, serão preferidos aqueles ácidos que não são adsorvidos pelo trocador catiônico ou que são apenas adsorvidos em uma extensão muito fraca. Aqueles que são adequados são ambos ácidos inorgânicos tais como ácido sulfurico, ácido clorídrico, ácido nítrico e ácido fosfórico, ácidos carboxílicos orgânicos possuindo preferivelmente 1 a 4 átomos de carbono tais como ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácidos policarboxílicos possuindo geralmente 2 a 4 grupos carboxila e se apropriados grupos hidroxila tais como ácido maleico, ácido fumárico, ácido succínico, ácido adípico, ácido cítrico e semelhante, ácidos hidróxi- carboxílicos tais como ácido lático e ácido glicólico, e ácidos sulfônicos, e também, na forma protonada, os aminoácidos a serem isolados, e.g. os mono- e di-cátions dos aminoácidos básicos acima mencionados. Ácidos preferidos são primeiramente ácidos possuindo um pKa < 4, em particular ácido fórmico e ácido sulfurico, e em secundariamente o aminoácido básico a ser isolado, na forma de seu mono-cátion.

A concentração de ácido na solução aquosa está costumeiramente dentro da faixa de 1 g/L a 85 g/L, em particular dentro da faixa de 2 g/L a 40 g/L. Quando este for um ácido que é diferente de um aminoácido básico, a quantidade de ácido requerida para alcançar o efeito desejado é costumeiramente de 0,01 mol/L a 0,2 mol/L de trocador catiônico, em particular de 0,02 mol/L a 0,1 mol/L de trocador catiônico. Se o ácido usado for um aminoácido básico, e.g. o aminoácido básico a ser isolado, a quantidade de ácido será preferivelmente de 0,3 mol/L a 1,2 mol/L, e em particular de 0,5 mol/L a 0,8 mol/L de trocador catiônico. A quantidade de solução aquosa de ácido é costumeiramente 0,7 a 10 vezes o volume de leito total do arranjo de troca catiônica.

A taxa de fluxo específica SV, i.e. a razão da taxa de fluxo média V (taxa volumétrica) na qual o ácido aquoso é passado através do arranjo de troca catiônica, para o volume total de trocador catiônico no arranjo de troca catiônica (volume de leito BV), é de menor importância e está tipicamente dentro da faixa de 0,1 h"1 a 5 h"1. A temperatura na qual o tratamento é realizado está tipicamente dentro da faixa de IO0C a 8 O0C, preferivelmente dentro da faixa de 20°C a 70°C, e em particular dentro da faixa de 3O0C a 60°C. O tratamento pode ser realizado não apenas em uma maneira ascendente, i.e. a solução aquosa de ácido é passada do fundo para o topo através da(s) coluna(s) do arranjo de troca catiônica, mas também em uma maneira descendente, i.e. a solução aquosa de ácido é passada do topo para o fundo através da(s) coluna(s) do arranjo de troca catiônica.

O trocador catiônico assim pré-tratado é então carregado com o aminoácido básico pela passagem do caldo aquoso livre da biomassa através do arranjo de troca catiônica. O carregamento pode ser realizado não apenas em uma maneira descendente mas também em uma maneira ascendente, com a primeira sendo preferida. O carregamento é preferivelmente realizado em uma vazão de fluxo específica dentro da faixa de 0,1 h"1 a 2 h"1. O carregamento é preferivelmente realizado em uma temperatura dentro da faixa de 20°C a 70°C, e em particular dentro da faixa de 30°C a 60°C. A quantidade de caldo aquoso é costumeiramente selecionada de modo que pelo menos 60%, e em particular pelo menos 65%, do aminoácido básico presente no caldo aquoso seja adsorvido. A quantidade de caldo aquoso é geralmente de 0,5 a 2 vezes a quantidade do volume de leito. Dependendo do grau de adsorção, o efluente produzido na saída do arranjo de troca catiônica ainda pode compreender aminoácido básico, de modo que o efluente, se apropriado após o ajuste de pH, pode ser usado para o pré-tratamento de acordo com a modalidade A ou B. Costumeiramente, contudo, o ajuste de pH não é necessário.

O processo de carregamento pode ser seguido por uma etapa de lavagem. Para isto, água, e.g. água de processo, é passada através do arranjo de troca catiônica. A quantidade de água de lavagem é, neste estágio, costumeiramente 0,05 a 0,3 vezes o volume do leito. As águas de lavagem resultantes costumeiramente compreendem impurezas e são descartadas. Elas também podem compreender quantidades pequenas de aminoácido básico e podem ser então combinadas com o efluente produzido no carregamento. Em contraste aos processos da arte anterior, uma tal etapa de lavagem não é necessária, de modo que uma modalidade preferida do processo da invenção não compreende uma etapa de lavagem e a eluição é realizada diretamente após o carregamento.

A etapa de carregamento, ou a etapa de lavagem realizada se apropriada, é seguida pela eluição do aminoácido básico. Para isto, uma solução aquosa de uma base (eluante) é passada através do arranjo de troca catiônica. Como um resultado o aminoácido básico é dessorvido e eluído, e o trocador catiônico é regenerado, i.e. os grupos ácidos do trocador catiônico são convertidos de volta para a forma de sal. A concentração de base no eluante está costumeiramente dentro da faixa de 1% a 10% em peso, e em particular dentro da faixa de 2% a 8% em peso. Bases adequadas são, por exemplo, amônia, hidróxidos de metal alcalino e carbonatos de metal alcalino, com solução de hidróxido de sódio e, em particular, amônia sendo preferida. A quantidade de base aquosa é geralmente 0,5 a 3 vezes a quantidade do volume de leito. Com relação às temperaturas e a vazão de fluxo, aquilo dito para o carregamento se aplica. A eluição pode ser realizada não apenas na maneira ascendente mas também descendente. A eluição é preferivelmente conduzida na mesma direção que a do carregamento ou na direção oposta deste.

A eluição pode ser seguida por uma outra etapa de lavagem, se apropriada para remover impurezas presentes. Para isto, água é passada através do arranjo de troca catiônica. A quantidade de água de lavagem neste estágio é costumeiramente 0,2 a 0,3 vezes o volume do leito. O efluente produzido nesta etapa de lavagem é alimentado como água residual do carregamento baixo em sal a um tratamento de água de lavagem costumeiro, ou a outra recuperação.

O eluído produzido na eluição é recuperada em uma maneira costumeira para produzir o aminoácido. Geralmente, para isto, o eluído será concentrado, e.g. pela remoção da água em um arranjo de evaporador costumeiro. Nesta maneira uma solução aquosa concentrada de aminoácido básico é obtida, cujo aminoácido básico pode ser isolado como cloridrato, e.g., após adição de ácido clorídrico, por precipitação ou cristalização. Processos para isto são conhecidos por aquelas pessoas experientes na arte e estão exclusivamente descritos na literatura (e.g. Hermann, T. "Industrial Production of amino acids by coryneform bactéria", J. of Biotechnology, 104(2003), 155-172).

O condensado aquoso produzido na concentração pode ser descartado ou recirculado para o processo. Por exemplo, o condensado pode ser recirculado para a etapa de eluição do aminoácido básico em uma separação subseqüente de aminoácido. Preferivelmente, para isto, o condensado, após a eluição com a base aquosa, é passado através do arranjo de troca catiônica. O efluente resultante freqüentemente ainda compreende quantidades pequenas de aminoácido básico e é costumeiramente recirculado para a eluição de uma separação subseqüente de aminoácido.

A invenção será descrita com mais detalhe abaixo com referência às duas modalidades preferidas.

Em uma primeira modalidade (modalidade A) da invenção, para o pré-tratamento do trocador catiônico, é feito uso de uma solução aquosa do aminoácido básico a ser isolado que possui um pH dentro da faixa de 4,5 a 7,5. Preferivelmente, a solução aquosa possui uma concentração de aminoácido básico dentro da faixa de 1 g/L a 85 g/L, e em particular 2 g/L a 40 g/L. A quantidade de aminoácido básico requerida para alcançar o efeito desejado é costumeiramente de 0,3 mol/L a 1,2 mol/L, e em particular 0,5 mol/L a 0,8 mol/L de trocador catiônico. A quantidade de solução aquosa de ácido é preferivelmente 0,7 a 10 vezes o volume de leito total do arranjo de troca catiônica.

Convenientemente, como solução aquosa do aminoácido básico, é feito uso de pelo menos uma porção do efluente de um carregamento do arranjo de troca catiônica de uma separação de aminoácido precedente que compreende o aminoácido básico não-adsorvido. No caso de um arranjo de troca catiônica de multiestágios, a solução preferivelmente compreende pelo menos uma porção, e.g. pelo menos 50%, ou a quantidade total, do efluente do primeiro estágio.

Claro que, quando o processo de acordo com a modalidade A for realizado pela primeira vez, um tal efluente ainda não estará presente. Portanto, o arranjo de troca catiônica tem que ser iniciado antecipadamente. Para isto, o caldo aquoso obtido após a separação da biomassa é passado através do arranjo de troca catiônica, o trocador catiônico sendo carregado com o aminoácido básico. O efluente resultante costumeiramente ainda não compreende aminoácido básico adsorvido, e possui um pH nos limites especificados acima. O efluente resultante pode ser então usado para pré- tratar o arranjo de troca catiônica.

Figuras Ia e Ib mostram os efluentes individuais de uma modalidade preferida do processo de iniciação. Primeiro, o caldo FB obtido após a separação da biomassa é passado através do arranjo de troca catiônica (mostrado diagramaticamente). A primeira porção do efluente é chamada LDWW (água residual de densidade baixa) e corresponde ao "volume livre" do trocador iônico; a segunda porção do efluente é colhida como efluente 1(1). O arranjo de troca catiônica é então de novo carregado com efluente 1(1). A primeira porção do efluente é removida como LDWW, e a segunda porção é removida como efluente 1(2). Subseqüentemente, o carregamento com caldo FB é realizado, o efluente que é removido como efluente 2(2). Na etapa seguinte, o arranjo de troca catiônica é carregado na seqüência efluente 1 (2), efluente 2 (2), caldo FB. Durante o carregamento com o efluente 1(2), na saída, em adição à LDWW, HDWW também aparece. Após isto, a eluição com água amoniacal (e.g. NH3 6%) é realizada. O eluído 1 resultante que compreende o aminoácido básico é separado em um arranjo evaporador (não mostrado) em condensado e concentrado de aminoácido. E de novo carregado com água amoniacal (e.g. NH3 6%) (eluído 1(2) de novo resulta do mesmo na saída) e então com o condensado da etapa de evaporação. O efluente resultante é chamado eluído 2(2) e é usado para produzir uma água amoniacal que é passada no trocador iônico na etapa seguinte. O eluído 1(2) resultante é de novo separado em condensado e concentrado de aminoácido em um arranjo evaporador e o condensado resultante é de novo passado no trocador iônico (efluente: eluído 2(3)). Então, para purificar o arranjo de troca catiônica ele é lavado com água e o efluente é alimentado como LDWW para disposição ou recuperação.

Figura 2 mostra os efluentes individuais do projeto preferido da modalidade A. Primeiro, efluente 1 do processo de iniciação (ou efluente 1 (n-1) de um procedimento precedente da modalidade A) é passado através do arranjo de troca catiônica e o efluente resultante é alimentado como LDWW e então HDWW para disposição ou recuperação. Então, o efluente 2 do processo de iniciação (ou efluente 2(n-l) de um procedimento precedente da modalidade A) é passado através do arranjo de troca catiônica. O efluente é colhido como efluente l(n) e alimentado no ponto de separação de aminoácido correspondendo ao efluente l(n+l) em um estágio seguinte. Depois, o caldo aquoso FB obtido após a separação da biomassa do caldo de fermentação é passado através do arranjo de troca catiônica. O efluente é colhido como efluente 2(n) e é alimentado ao ponto de separação de aminoácido correspondendo ao efluente 2(n+l) em um estágio seguinte. Depois a eluição é realizada usando o eluído 2(n-l) resultante do processo de iniciação, ou do estágio precedente, cujo eluído tem sido composto de água amoniacal 6%. Disto resulta o eluído l(n) que é separado em um arranjo evaporador (não mostrado) em condensado e concentrado de aminoácido. O condensado é alimentado ao estágio seguinte. Como uma etapa de eluição adicional, o condensado do processo de iniciação, ou do estágio precedente, eluído l(n-l), é aplicado no trocador de íons e o efluente é colhido como eluído 2(n) e composto de água amoniacal de concentração de 6% para o estágio seguinte. Então, para purificação do arranjo de troca catiônica, ele é lavado com água e o efluente é alimentado como LDWW para disposição ou recuperação.

Em uma segunda modalidade B preferida da invenção, para o pré-tratamento do trocador catiônico, é feito uso de uma solução aquosa diluída de um ácido, cujo pKa não é maior do que 4. Ácidos preferidos são ácido fórmico, ácido fosfórico, ácido clorídrico, e em particular ácido sulfurico, e também misturas destes ácidos.

Preferivelmente, a solução aquosa diluída de ácido possui uma concentração de ácido dentro da faixa de 1 g/L a 20 g/L. A quantidade de ácido requerida para alcançar o efeito desejado é costumeiramente 0,01 a 0,1 mol por litro de trocador catiônico. A quantidade de solução aquosa de ácido é preferivelmente 0,7 a 2 vezes o volume de leito total do arranjo de troca catiônica.

Em um projeto preferido da modalidade B, após o tratamento com a solução aquosa diluída de ácido, um tratamento com uma solução aquosa diluída do aminoácido básico é realizado, em cuja solução pelo menos 90% do aminoácido básico está presente em uma forma unicamente protonada. Esta solução costumeiramente possui um pH dentro da faixa de 4,5 a 7. Preferivelmente, a solução aquosa possui uma concentração de aminoácido básico dentro da faixa de 8 g/L a 70 g/L, e em particular 8 g/L a 50 g/L. A quantidade de solução aquosa de aminoácido básico é preferivelmente 0,1 a 1 vez o volume de leito total do arranjo de troca catiônica.

Em um outro projeto preferido da modalidade B, primeiro um tratamento é realizado com apenas uma porção da solução aquosa diluída de ácido possuindo um pKa < 4 e então é realizado um tratamento usando uma solução aquosa diluída do aminoácido básico na qual pelo menos 90% do aminoácido básico está presente em uma forma unicamente protonada. Com respeito à concentração e a pH, aqueles especificados acima aplicam-se similarmente. A quantidade de solução aquosa do aminoácido básico é preferivelmente 0,1 a 1 vez o volume de leito total do arranjo de troca catiônica. Convenientemente, aqui também, como solução aquosa do aminoácido básico, é feito uso de pelo menos uma porção do efluente de um carregamento do arranjo de troca catiônica de uma separação precedente de aminoácido que compreende o aminoácido básico não absorvido. Após o tratamento com a solução aquosa do aminoácido básico, lá segue geralmente um tratamento com a quantidade restante da solução aquosa de ácido possuindo um pKa ≤4.

Os efluentes que são produzidos no tratamento do arranjo de troca catiônica da modalidade B são geralmente alimentados ao tratamento de água residual. Com respeito às águas residuais e ao reciclo de eluentes e condensados, aquilo enunciado acima para a modalidade A aplica-se similarmente.

O processo da invenção é aplicável em princípio ao isolamento de todos os aminoácidos básicos, em particular aminoácidos naturais tais como lisina, ornitina, histidina ou arginina e é usado, em particular, para isolamento de L-lisina produzida por fermentação.

O tipo de processo de fermentação e também da cepa de microorganismo usada para produzir o aminoácido desempenham nenhum papel no processo da invenção, de modo que o processo da invenção é adequado para o isolamento de aminoácido básico de quaisquer caldos de fermentação desejados.

Geralmente, é um processo no qual uma cepa de microorganismo que produz o aminoácido básico desejado é cultivada em um meio de fermentação que compreende, como substrato, pelo menos uma fonte de carbono, e.g. melaço e/ou açúcar mascavo, e uma fonte de nitrogênio, e.g. amônia ou sais de amônio tal como sulfato de amônio, e também se apropriados minerais e elementos traço. Estes constituintes de substrato podem ser usados como tais ou na forma de uma mistura complexa, e.g. como caldo de macerado de milho.

O tipo de cepa de microorganismo obviamente depende do tipo de aminoácido a ser produzido. Geralmente, estas são cepas que superproduzem o aminoácido básico desejado. No caso de L-lisina, ornitina e histidina, estas são geralmente cepas do gênero Corynebacterium ou Brevibacterium, e.g. das espécies Corynebacterium glutamicum ou Brevibacterium lactofermentum, no caso de arginina, cepas de espécies Bacillus subtilis ou Brevibacterium flavum, com, contudo, recentemente cepas de outras espécies sendo usadas.

Geralmente, a fermentação é realizada até que o conteúdo de aminoácido básico no caldo de fermentação fique dentro da faixa de 50 g/L a 200 g/L, e em particular dentro da faixa de 80 g/L a 150 g/L. O conteúdo de biomassa, i.e. microorganismos (como biomassa seca) e outros constituintes insolúveis de origem biológica (e.g. fibras de celulose da fonte de glicose), está costumeiramente dentro da faixa de 3% a 7% em peso. Em adição, o caldo de fermentação geralmente compreende adicionalmente quantidades residuais de substrato, e.g. açúcares não usados, e.g. aminoácidos neutros ou ácidos ou outros aminoácidos básicos, peptídeos e semelhante.

Os processos de fermentação podem ser realizados continuamente ou no modo em batelada como processos de batelada ou de batelada alimentada. Geralmente, os processos relacionam-se com um caldo de fermentação que foi produzido por um processo de batelada alimentada, i.e. a maior parte do substrato é alimentada ao caldo contendo microorganismo no curso da fermentação.

Tais processos e cepas de microorganismos adequadas são conhecidos por aquelas pessoas experientes na arte, e.g. da arte anterior citada no (veja, em particular, Pfefferle et al. e Th. Herrmann, loc. cit), e também WO 95/16042, WO 96/06180, WO 96/16042, WO 96/41042, WO 01/09306, EP-A 175309, EP-A 327945, EP-A 551614, EP-A 837134, US 4346170, US 5305576, US 6025165, US 6653454, DE 253199, GB 851396, GB 849370 e GB 1118719 (produção de L-lisina), EP-A 393708, GB 1098348, US 3668072, US 3574061, US 3532600, US 2988489, JP 2283290, JP 57016696 (L-ornitina), US 3902967, US 4086137, GB 2084566 (arginina) US 3875001 e US 3902966 (histidina).

As medidas para realizar e controlar tais fermentações tecnicamente são familiares para aquelas pessoas experientes na arte e podem ser encontradas na literatura relevante, por exemplo Storhas (veja acima) e J.E. Bailey et al. "Biochemical Engineering Fundamentais", 2nd ed. MacGraw-Hill 1986, Chapter 9.

A invenção será descrita pelas seguintes figuras, e também exemplos e exemplos comparativos que mostras as modalidades preferidas do processo da invenção e não são entendidos como restritivos.

Figuras Iae lb: as etapas individuais do processo do processo de iniciação da modalidade A (figura la: carregamento; figura lb: dessorção) são mostradas.

Figura 2: as etapas individuais de processo da modalidade A são mostradas diagramaticamente.

Abreviações usadas:

FB: caldo de fermentação

HDWW: água residual de densidade alta

LDWW: água residual de densidade baixa

ID: diâmetro interno

H: altura

Lys-HCl: monocloridrato de L-lisina BV: Volume de leito (volume do trocador catiônico no arranjo)

SV: taxa de fluxo específica (velocidade de fluxo em L [m3 Alimentaçã0/ (m3 resina h) ], unidade daqui em diante abreviada como [h-1 ]) Materiais usados:

Todos os experimentos foram realizados usando um caldo de fermentação contendo L-Iisina que foi produzido em uma maneira per se conhecida por fermentação com C. glutamicum. O caldo de fermentação tinha um conteúdo de Lys-HCl de 110 g/L a 130 g/L e um conteúdo de biomassa (calculada como biomassa seca) de 2,5-3,5% em peso. O conteúdo de sal estava entre 3% e 5% em peso. Arranjo de troca catiônica

No exemplo comparativo 1 e nos exemplos 1, 2 e 6, como arranjo de troca catiônica serviu uma coluna cilíndrica de dimensões de 25 mm (ID) x 1200 mm (H) que estava carregada com 400 mL de uma resina de troca catiônica fortemente ácida. Como trocador catiônico, foi feito uso de um poliestireno reticulado sulfonado do tipo gel possuindo um tamanho de partícula médio de cerca de 0,6 mm (Lewatit® S1468 da Bayer Aktiengesellschaft) e uma capacidade total de > 2 meq/mL. O arranjo de troca catiônica foi equilibrado antes de seu uso com amônia aquosa de concentração de 6% em peso.

Nos exemplos 3 e 4, foi usado um arranjo de troca catiônica do tipo de "leito móvel simulado" possuindo 30 colunas cilíndricas de dimensões de 33 mm (ID) x 1000 mm (H) (tipo "L 100 C" de AST, USA), em cujo caso as câmaras foram recheadas no total com 18 L de trocador catiônico fortemente ácido (Lewatit ® de tipo S1468 da Bayer Aktiengesellschaft).

No exemplo 5, serviu como arranjo de troca catiônica, uma coluna cilíndrica possuindo dimensões de 35 mm (ID) x 900 mm (H), que havia sido carregada com 600 mL de uma resina de troca catiônica fortemente ácida (Lewatit® S1468). O arranjo de troca catiônica usado no exemplo 7 compreendeu 9 colunas cilíndricas conectadas em série de dimensões de 35 mm (ID) χ 900 mm (H), cada uma das quais estava empacotada com 845 mL de uma resina de troca catiônica fortemente ácida ("Diaion SK 1 B" da Mitsubishi, Japão).

Todos os arranjos de troca iônica foram equilibrados com solução de amônia de concentração de 6% em peso antes de seu uso.

Exemplo comparativo 1

Um caldo de fermentação possuindo um conteúdo de lisina de 12,5% em peso e um conteúdo de biomassa de 3% em peso (como biomatéria seca) é acidulado para um pH de 1,5 usando 0,7 g de ácido sulfürico concentrado por g de Lys-HCl. O caldo de fermentação acidulado foi então passado através do arranjo de troca catiônica em uma temperatura de 45°C. O efluente resultante foi colhido e disposto como HDWW. O arranjo de troca catiônica foi então lavado com água. O efluente resultante foi disposto como LDWW. Subseqüentemente, L-Iisina foi eluída com amônia aquosa de concentração de 6% em peso em uma quantidade de 0,305 g de amônia/g de Lys-HCl.

Exemplo 1

O caldo de fermentação foi aquecido e esterilizado com vapor em uma temperatura de 45°C a 70°C. A massa celular foi então removida por uma combinação de centrifugação e decantação. O resíduo aquoso teve um conteúdo de lisina de 12,5% em peso. O pH do sobrenadante foi 6,5.

A seguir, um total de 2040 mL de solução aquosa de lisina consistindo de cinco efluentes diferentes dos estágios preliminares de um isolamento de lisina precedente possuindo um conteúdo de lisina de 0,36- 8,45% p/v e um pH de 4,5-7,5 foi passado, em uma temperatura de 50°C, ascendendo através do arranjo de troca catiônica. O pH do efluente no final do pré-tratamento foi 5,8. 416 mL do sobrenadante da centrifugação foram então passados em uma temperatura de 55°C, ascendentemente, através do arranjo de troca catiônica assim pré-tratado. O efluente resultante foi usado como um dos exemplos seguintes para o pré-tratamento. Subseqüente ao mesmo, lisina foi eluída descendentemente usando 600 mL de uma solução aquosa de amônia de concentração de 6% em peso. A solução aquosa de lisina resultante pode ser cristalizada em uma maneira convencional. Exemplo 2

O procedimento do exemplo 2 foi realizado em uma maneira similar à do exemplo 1, mas em contraste ao exemplo 1, para o pré- tratamento, 1248 mL de solução aquosa de lisina consistindo de três efluentes diferentes dos estágios preliminares de um isolamento de lisina precedente possuindo um conteúdo de lisina de 0,28-3.3% p/v e um pH de 6,3-6,7 foram passados do topo para o fundo através do arranjo de troca catiônica e o carregamento subseqüente com o sobrenadante da centrifugação foi igualmente realizado em uma maneira descendente. O pH do efluente no final do pré-tratamento foi 6,5. Exemplo 3

O caldo de fermentação foi aquecido e esterilizado pela introdução de vapor a de 45°C a 70°C. A massa celular foi então separada por centrifugação. O sobrenadante resultante tinha uma concentração de lisina de 12,5% em peso, e um pH de 7,2.

Para o pré-tratamento, 55,1 L de solução aquosa de lisina possuindo um conteúdo de lisina de 0,36-8,45% p/v em peso e um pH de 4,5- 7,5 foram passados em uma temperatura de 55°C e uma vazão de fluxo de 5,5 L/h ascendentemente através do arranjo de troca catiônica. O pH do efluente no final do pré-tratamento foi 5,8. Subseqüentemente, 9 L do sobrenadante obtido na centrifugação foram passados em uma temperatura de 55°C e uma velocidade de fluxo de 5,5 L/h ascendentemente através do arranjo de troca catiônica. Subseqüentemente, eluição foi realizada descendentemente em uma temperatura de 55°C e uma vazão de fluxo de 5,5 L/h usando um total de 10,8 L de uma solução aquosa de amônia de concentração de 6% em peso. Exemplo 4

Exemplo 4 foi realizado em uma maneira similar a do exemplo 3, mas para o pré-tratamento apenas 33,7 L de solução aquosa de lisina consistindo de três efluentes diferentes dos estágios preliminares de um isolamento de lisina precedente foram passados em um conteúdo de lisina de 0,28-3,3% p/v em um pH de 6,3-6,7 descendentemente através do arranjo de troca catiônica. O pH do efluente no final do pré-tratamento foi 6,5. Carregamento foi realizado descendentemente usando no total 10,8 L do sobrenadante da centrifugação. Exemplo 5

O caldo de fermentação foi esterilizado por aquecimento e introdução de vapor a de 45°C a 70°C e então transferido para um separador centrífugo. Nesta maneira um sobrenadante aquoso contendo lisina foi obtido possuindo um conteúdo de lisina de 118,3 g/L, um pH de 6,7, que ainda compreendia 0,5% em volume de material celular.

Através do arranjo de troca catiônica foram passados, em uma temperatura de 40°C a 50°C em uma taxa de fluxo específica SV=I h"1, sucessivamente 240 mL de um ácido sulfürico aquoso de concentração de 0,44% em peso, 500 mL de uma solução aquosa de lisina de concentração de 2,344% em peso de um pH de 5 e então 180 mL de uma solução aquosa de ácido sulfürico de concentração de 0,44% em peso. O pH do efluente foi 5,2. Depois, em uma taxa de fluxo de SV = 1 h"1, ao mesmo tempo mantendo a temperatura, 480 mL do sobrenadante aquoso contendo lisina e então 120 mL de água foram passados através do trocador iônico. O efluente foi separado e preparado para um pré-tratamento em uma etapa seguinte. Então, em uma SV = 1 h'1, a 55°C, 650 mL de uma solução aquosa de amônia de concentração de 4% e então 720 mL de água foram passados através do arranjo de troca catiônica. Exemplo 6

O caldo de fermentação foi esterilizado por aquecimento e introdução de vapor a de 450C a 70°C e então transferido para um separador centrífugo. Nesta maneira, foi obtido um sobrenadante aquoso contendo lisina possuindo um conteúdo de lisina de 121 g/L, um pH de 6,7, que ainda compreendia 0,5% em volume de material celular.

Através do arranjo de troca catiônica foram passados, em uma temperatura de 40°C a 50°C em uma taxa específica SV = 1,0, sucessivamente 160 mL de uma solução aquosa de ácido sulfurico de concentração de 0,44% em peso, 350 mL de uma solução aquosa de lisina de concentração de 1,23% em peso de um pH de 5 e então 120 mL de uma solução aquosa de ácido sulfurico de concentração de 0,44% em peso. O pH do efluente foi 5,2. Depois, em uma SV = 1 h"1, ao mesmo tempo mantendo a temperatura, 320 mL do sobrenadante aquoso contendo lisina e então 80 mL de água foram passados através do arranjo de troca iônica. O efluente foi separado e preparado para um pré-tratamento em uma etapa seguinte. Então, em uma SV = 1 h"1, a 55°C, 420 mL de uma solução aquosa de amônia de concentração de 4% em peso e então 480 mL de água foram passados através do arranjo de troca catiônica.

Exemplo 7

O caldo de fermentação foi esterilizado por aquecimento e introdução de vapor a de 45°C a 70°C e então transferido para um separador centrífugo. Nesta maneira, foi obtido m sobrenadante aquoso contendo lisina possuindo um conteúdo de lisina de 129,1 g/L, um pH de 6,7, que ainda compreendia 0,5% em volume de material celular.

Através do arranjo de troca catiônica, em uma temperatura de 40°C a 50°C e uma vazão de fluxo de SV = 1 h-1, foram passados em sucessão 2300 mL de uma solução aquosa de ácido sulfurico de concentração de 0,66% em peso, 4800 ml de uma solução aquosa de lisina de concentração de 0,882% em peso de um pH de 5 e subseqüentemente 1200 mL de uma solução aquosa de ácido sulfurico de concentração de 0,66% em peso. O pH do efluente foi 5,2. Depois, ao mesmo tempo mantendo a temperatura, em uma SV = 1 h"1, 6200 mL do sobrenadante aquoso contendo lisina e então 1100 mL de água foram passados através. O efluente foi separado e proporcionado a um pré-tratamento em uma etapa seguinte. Então, em uma SV = 1 h"1 a 55°C 6000 mL de uma solução aquosa de amônia de concentração de 4% em peso e subseqüentemente 9100 mL de água foram passados através do arranjo de troca catiônica.

Os resultados estão compilados na tabelas 1a e 1b. O rendimento de lisina (%) foi calculado como segue:

<formula>formula see original document page 26</formula>

onde:

mLys-HCl (eluído): quantidade de Lys-HCl em eluído [g]

mLys-Hcl (adsorvido): quantidade de Lys-HCl adsorvido no trocador iônico [g]

Tabela la:

<table>table see original document page 26</column></row><table>

1) Partes em peso de Lys-HCl por litro de resina de troca catiônica

2) Ácido sulfurico para acidulação do caldo de fermentação

Tabela 1b:

<table>table see original document page 26</column></row><table>

Claims

1. Processo para produzir um aminoácido básico do caldo de fermentação de uma cepa de microorganismo produtora do aminoácido básico, caracterizado pelo fato de compreender: a) separação dos microorganismos do caldo de fermentação e b) separação do aminoácido básico do caldo aquoso obtido na etapa a) por carregamento sucessivo de um arranjo de estágio único ou de multiestágios de um trocador catiônico fortemente ácido na forma de seu sal com o caldo obtido na etapa a) e eluição do aminoácido básico, no qual o caldo aquoso possui um valor de pH variando entre 4 e 7,5 e pelo menos o primeiro estágio do arranjo de troca catiônica é pré-tratado com um ácido aquoso em um tal modo que no final do pré-tratamento o pH na descarga do trocador catiônico pré-tratado está dentro da faixa de 4,5 a 7.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador catiônico é pré-tratado com uma solução aquosa de aminoácido básico que possui um pH dentro da faixa de 4,5 a 7.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a solução aquosa de aminoácido básico possui uma concentração de aminoácido básico dentro da faixa de 1 g/L a 85 g/L.

4. Processo de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que, como solução aquosa de aminoácido básico, é feito uso de pelo menos uma porção do efluente de um carregamento do arranjo de troca catiônica de uma separação de aminoácido precedente.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de -2 a 4, caracterizado pelo fato de que a quantidade de aminoácido usada para o pré-tratamento é de 0,3 a 1,2 moles por litro de trocador iônico tratado.

6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o trocador catiônico é tratado com uma solução aquosa de um ácido, cujo pKa não é maior do que 4.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a solução aquosa diluída de ácido possui uma concentração de ácido dentro da faixa de 1 g/L a 20 g/L.

8. Processo de acordo com uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a quantidade de equivalentes de ácido usada para o tratamento é de 0,01 a 0,1 mol por litro de trocador iônico tratado.

9. Processo de acordo com uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o ácido é ácido sulfurico, ácido fórmico ou ácido clorídrico.

10. Processo de acordo com uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que, subseqüentemente ao tratamento com ácido diluído, é realizado um tratamento com uma solução aquosa diluída de aminoácido básico, na qual pelo menos 90% do aminoácido básico está presente em uma forma unicamente protonada.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, como solução aquosa diluída de aminoácido básico, é feito uso do efluente de um carregamento do primeiro estágio do arranjo de troca catiônica de uma separação de aminoácido precedente.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os grupos ácidos do trocador iônico antes do tratamento estão presentes na forma de grupos de sal de sódio ou de amônio.

13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, no caldo antes do carregamento, um pH é ajustado dentro da faixa de 4,0 a 6,0, e em particular dentro da faixa de 4,5 a 5,5, pela adição de um ácido.

14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o aminoácido básico é eluído com solução aquosa de hidróxido de sódio ou de amônia.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o aminoácido básico é lisina.

16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o arranjo de troca catiônica compreende pelo menos dois estágios de troca catiônica conectados em série.

17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o trocador catiônico é carregado em temperaturas dentro da faixa de 30°C a 60°C.

18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender o isolamento do aminoácido básico por cristalização do eluído.

19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o aminoácido básico é eluído com amônia aquosa, o eluído é concentrado e o condensado resultante é pelo menos parcialmente recirculado para a eluição do aminoácido básico em uma separação de aminoácido subseqüente.

20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o carregamento e a eluição são realizados descendentemente.