CS277636B6 - Způsob isolace kyseliny L-jablečné z reakční směsi - Google Patents

Abstract

Při isolací kyseliny L-jablečné z reakční směsi vznikající zejména při enzymové transformaci fumarátu sodného nebo draselného na L-malát se použije rozpouštění meziproduktu v ethylalkoholu, acetonu nebo izopropanolu, čímž se dosáhne oddělení chloridů nebo síranů v pevné fázi, kterážto je u těchto sloučenin z hlediska likvidace či dalšího užití vedlejšího produktu výhodnější.

Description

Vynález se týká způsobu isolace kyseliny L-jablečné z reakční směsi vznikající zejména při enzymové transformaci fumarátu sodného nebo draselného na L-malát.

Kyselina L-jablečná se připravuje kontinuálním způsobem, kde mikrobiální buňky s vysokou enzymatickou aktivitou jsou imobilizovány v alginátovém gelu a jako substrát je používán . vodný roztok fumarátu sodného nebo draselného. Enzymatickou transformací vzniká reakční směs obsahující sodné nebo draselné soli kyseliny L-jablečné a zbytek nepřeměněného fumarátu sodného nebo draselného. Je znám způsob isolace kyseliny L-jablečné z této směsi pomocí iontoměničů při zvýšené teplotě, jako je tomu dle EP 0 115 606. Dále je znám způsob isolace kyseliny L-jablečné přes vápenatou sůl, jako je tomu dle DE-OS 24 50 137, kdy se po vysrážení kyseliny fumarové kyselinou chlorovodíkovou kyselina L-jablečná převede na pevný dihydrát jablečnanu vápenatého, ten se převede na volnou kyselinu jablečnou pomocí kyseliny sírové. Vzniklý roztok kyseliny L-jablečné se poté čistí na katexech a anexech za účelem odstranění kalciových a sulfátových iontů. Nevýhodou obou posledně jmenovaných způsobů isolace kyseliny L-jablečné je velké množství odpadních vod s vysokým obsahem chloridu sodného, kdy při isolaci 100 kg kyseliny L-jablečné přechází do odpadních vod 123 kg chloridu sodného. Při druhém způsobu isolace je navíc vedlejším produktem velké množství síranu vápenatého. Při isolaci 100 kg kyseliny L-jablečné vzniká asi 136 kg pevného síranu vápenatého. Existuje i možnost výroby kyseliny L-jablečné kontinuální fermentací se získáváním konečného produktu elektrodialýzou, jako je tomu dle EP 0 230 021 nebo DE 35 42 861. Tyto procesy jsou však dosti investičně a energeticky náročné.

Tyto nevýhody odstraňuje způsob isolace kyseliny L-jablečné z reakční směsi .vznikající zejména při enzymové transformaci fumarátu sodného nebo draselného na L-malát, podle vynálezu, jehož podstatou je, že po oddělení kyseliny fumarové pomocí kyseliny chlorovodíkové nebo sírové se roztok zahustí při teplotě dO 70 °C a kyselina L-jablečná se rozpustí v ethylalkoholu, acetonu nebo izopropanolu, přičemž ve směsi obsažené krystaly chloridů nebo síranů se fyzikálně oddělí.

Výhody docílené vynálezem spočívají zejména v tom, že odpadním produktem tohoto způsobu jsou chloridy nebo sírany v pevném stavu, což bud poskytuje lepší možnosti transortu a případně i druhotného využití, nebo alespoň neohrožuje životní prostředí, jako tytéž látky v roztocích.

V praxi se způsob podle vynálezu provádí tak, že se vychází z reakční směsi, obsahující fumarát sodný nebo draselný a L-malát. Po okyselení reakční směsi kyselinou chlorovodíkovou nebo kyselinou sírovou dochází k uvolnění kyseliny fumarové, přičemž kyselina L-jablečná spolu se sodnou nebo draselnou solí kyseliny chlorovodíkové nebo sírové zůstává ve vodném roztoku. Po odfiltrování pevné kyseliny fumarové a jejím promytí se roztok zahušťuje výhodně při snížení tlaku a teplotě 50 až 70 °C, např. na 20 % původního objemu. Pro další manipulaci je nutný optimální stupeň zahuštění, což závisí i na koncentraci vstupních roztoků. Obvyklé je zahuštění asi na 20 % původního objemu směsi. Tak se

dochází ke směsi přesyceného roztoku a krystalů, která je stále ještě tekutá. Tekutost směsi je potřebná pro udržení technologického pochodu, tj. vyprazdňování reakční nádoby. Jestliže by došlo v reakční nádobě k přesušení směsi, bylo by ji nutno místo vylití násilně dobývat. Zde by bylo řešením užití fluidní sušárny, čímž by se dosáhlo plynulé vyprazdnitelnosti reakční nádoby i s odpadním produktem v pevném stavu. Ke dříve vzniklému přesycenému roztoku se dále přidá ethylalkohol nebo aceton anebo izopropanol, ve kterém se rozpustí kyselina L-jablečná a zbytek kyseliny fumarové, nerozpuštěný chlorid sodný či draselný nebo síran sodný se odfiltrují. Po oddestilování rozpouštědla, s výhodou při sníženém tlaku a teplotě do 60 °C se roztok s kyselinou L-jablečnou přečistí na katexu a anexu za účelem odstranění sodných nebo draselných a chloridových nebo sulfátových iontů. Tímto způsobem se získá čistý vodný roztok kyseliny L-jablečné. Ta může být získána z roztoku dalším odpařováním při sníženém tlaku a teplotě do 60 °C až na suchou substanci, která obsahuje maximálně 1 % kyseliny fumarové. Dále jsou uvedeny kvantifikované příklady způsobu isolace kyseliny L-jablečné podle vynálezu, a to s použitím sodných solí. Při použití draselných solí jsou výsledky ekvivalentní.

Příklad 1 '

K 1 litru reakční směsi, která obsahuje 100,5 g kyseliny L-jablečné a 29 g kyseliny fumarové ve formě sodných solí, se přidá 180 ml koncentrované kyseliny chlorovodíkové. Po ochlazení na 5 °C se vzniklá kyselina fumarová odfiltruje a promyje 100 ml vody. Filtrát spolu s promývací vodou se zahustí na vakuové odparce při 60 °C a 1600 Pa na 200 ml. K přesycenému roztoku se přidá 150 ml ethylalkoholu a po dokonalém rozmíchání se odfiltruje nerozpuštěný chlorid sodný, který se promyje 150 ml ethylalkoholu. Z roztoku se ethylalkohol odpaří při 60 °C a 1600 Pa a objem roztoku se upraví vodou na 500 ml a roztok se čistí na ionexech. Nejprve se použije katex Ostion KS v H⁺ cyklu (kolona o výšce 24 cm a průměru 3 cm), a po promytí sloupce vodou anex LEWATIT MP 64 v OH— cyklu (kolona o výšce 35 cm a průměru 3 cm). Po promytí anexu vodou se získá 1400 ml roztoku, který se dále zahušťuje tak, aby roztok obsahoval 30 % kyseliny L-jablečné. Po ochlazení na 5 °C se odfiltruje uvolněná kyselina fumarová. Čistý roztok kyseliny L-jablečné se může dále zahušťovat při 60 °C a 1600 Pa až na pevnou substanci. Tímto způsobem se připraví 85 g kyseliny L-jablečné, která obsahuje 1 % kyseliny fumarové, což znamená 85% výtěžnost.

Příklad 2

Postupuje se jako u příkladu 1, avšak místo ethylalkoholu se použije 210 ml acetonu. Takto se připraví 91 g kyseliny_A ,

L-jablečné, která obsahuje 1 % kyseliny fumarové, což znamená 91% výtěžnost.

Příklad 3 .

Postupuje se u příkladu 1. avšak místo ethylalkoholu se použije 270 ml izopropanolu. Takto se připraví 87 g kyseliny

L-jablečné, která obsahuje 1 % kyseliny fumarové, což znamená výtěžnost 87%.

Příklad 4

Postupuje se jako u příkladu 1, avšak místo kyseliny chlorovodíkové se použije 63 ml kyseliny sírové. Takto se připraví 86 g kyseliny L-jablečné, která obsahuje 1 % kyseliny fumarové, což představuje 86% výtěžnost.

Příklad 5

Postupuje se jako u příkladu 1. avšak místo kyseliny chlorovodíkové se použije 63 ml kyseliny sírové· a místo ethylalkoholu se použije 210 ml acetonu. Takto se připraví 90 g kyseliny L-jablečné, která obsahuje 1 % kyseliny fumarové, což představuje 90% výtěžnost.

Příklad 6

Postupuje se jako u příkladu 1. avšak místo kyseliny chlorovodíkové se použije 63 ml kyseliny sírové a místo ethylalkoholu se použije 270 ml izopropanolu. Takto se připraví 86 g kyseliny L-jablečné, která obsahuje 1 % kyseliny fumarové. Zde je 86% výtěžnost.

Takto isolovaná kyselina L-jablečná je použitelná jako technická, s menším nárokem na čistotu, nebo s vyčištěním na ionexech i k potravinářským účelům.

Claims (3)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob isolace kyseliny L-jablečné z reakční směsi vznikající zejména při enzymové transformaci fumarátu sodného nebo draselného na L-malát, vyznačující se tím, že po oddělení kyseliny fumarové pomocí kyseliny chlorovodíkové nebo sírové se roztok zahustí při teplotě do 70 °C a kyselina L-jabléčná se rozpustí v ethylalkoholu, acetonu nebo izopropanolu, přičemž ve směsi obsažené krystaly chloridů nebo síranů se fyzikálně oddělí.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahuštění probíhá při teplotě 50 až 60 °C za sníženého tlaku.
3. 3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím,, že fyzikální oddělování krystalů chloridů nebo síranů se provádí filtrací nebo odstřeďováním.