CZ100897A3 - Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu - Google Patents
Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ100897A3 CZ100897A3 CZ971008A CZ100897A CZ100897A3 CZ 100897 A3 CZ100897 A3 CZ 100897A3 CZ 971008 A CZ971008 A CZ 971008A CZ 100897 A CZ100897 A CZ 100897A CZ 100897 A3 CZ100897 A3 CZ 100897A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- dihydroxyacetone
- solution
- percent
- weight
- thickening
- Prior art date
Links
- RXKJFZQQPQGTFL-UHFFFAOYSA-N dihydroxyacetone Chemical compound OCC(=O)CO RXKJFZQQPQGTFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229940120503 dihydroxyacetone Drugs 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 241000589232 Gluconobacter oxydans Species 0.000 claims abstract description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 34
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008719 thickening Effects 0.000 abstract description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000011033 desalting Methods 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 abstract 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 5
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006188 syrup Substances 0.000 description 4
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 description 4
- 235000008504 concentrate Nutrition 0.000 description 3
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036983 biotransformation Effects 0.000 description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000013452 biotechnological production Methods 0.000 description 1
- 239000002327 cardiovascular agent Substances 0.000 description 1
- 229940125692 cardiovascular agent Drugs 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 239000000824 cytostatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000001085 cytostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby dihydroxyacetonu.
Dosavadní stav techniky
Dihydroxyaceton se nejčastěji vyrábí biotransformací (biologickou oxidací) glycerinu pomocí mikrobiálních buněk Gluconobacter oxydans. Přitom se postupuje tak, že se v médiu obsahujícím glycerin a další látky potřebné pro růst mikroorganismů napěstuje dostatečné množství buněk mikroorganismu, které obsahují enzymy katalyzující selektivní biologickou oxidaci glycerinu. Po skončení biotransformace se získá roztok dihydroxyacetonu, který se odstředí a/nebo odfiltruje, odbarví aktivním uhlím a případně ultrafiltruje, odsolí pomocí měničů iontů nebo s výhodou elektrodialýzou popř. kombinací elektrodialýzy s použitím měničů iontů podle PV...........
Získaný roztok je zředěný a je třeba jej zahustit. K zahušťování roztoků dihydroxyacetonu se dosud používá odpařování za sníženého tlaku. Tato operace je energeticky i časově náročná a vzhledem k omezené stabilitě dihydroxyacetonu při ní hrozí ztráty produktu termickým rozkladem nebo polymeraci. Ve vhodně konstruovaných vakuových odparkách, jako jsou např. odparky filmové, je sice doba tepelné zátěže zahušťovaného roztoku omezena, speciálně konstruované odparky jsou však drahé, zejména mají-li zajistit odpaření velkého množství roztoku za šetrných podmínek v krátkém čase a jejich provoz je energeticky náročný.
V literatuře je popsána biotechnologická výroba DHA s vyššími koncentracemi glycerinu, při níž může vznikat hned při biokonverzi koncentrovanější roztok produktu. Vzhledem k tomu, že růst produkčního mikroorganismu Gluconobacter oxydans je inhibován jak substrátem, tak i produktem, je třeba pro dosažení vysokých koncentrací volit bud’ některé speciální a pracné techniky (opakované pasážování inokula) nebo dobu fermentace neúměrně prodloužit. Přitom vzniká velké riziko, že biokonverze neprobehno úplně a nepřeměněný glycerin bude brzdit krystalizaci dihydroxyacetonu. Z tohoto důvodu není vhodné jít při fermentaci na příliš vysoké koncentrace substrátu, i když to znamená odstraňovat z produktu větší množství vody.
Podstata vynálezu
Postup podle vynálezu je založený na použití reverzní osmózy k předhuštění roztoku dihydroxyacetonu s tím, že finální dohuštění se provede na relativně malé filmové odparce. Při reverzní osmóze se roztok látky protlačuje pod tlakem přes membrány s velmi malými póry, jimiž projdou jen molekuly vody, zatímco molekuly rozpuštěných látek zůstávají v prostoru za membránou.
Reverzní osmóza se běžně používá k odsolování vody, popisovány jsou však i aplikace této techniky k Šetrnému zahušťování vodných roztoků. K zahušťování roztoků dihydroxyacetonu však tento postup nebyl dosud použit. Podle vynálezu lze z vyčištěného roztoku po fermentaci o koncentraci od 1 do 15% dihydroxyacetonu dosáhnout průchodem systémem s vhodnou membránou pro reverzní osmózu zahuštění na 15 až 25%. Zahušťování přitom probíhá při běžných teplotách okolního prostředí a přetlaku na straně koncentrátového roztoku od 1 do 6 MPa. Předhuštěný roztok dihydroxyacetonu se pak zahustí na sirup ve vakuové odparce, např. filmové rotační odparce.
λ ' K zahuštění zředěných roztoků dihydroxyacetonu o koncentraci do 15% lze využít zařízení ? pro reverzní osmózu doplněné relativně malou filmovou odparkou. Kombinací reverzní osmózy a vakuového odpařování se roztok rychle a šetrně zahustí na 92 až 97%-ní sirup. Doba zahušťování roztoku se přitom v porovnání s použitím samotné odparky zkrátí na 40 až 50%.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Po ukončení provozní fermentace, kde proběhla biokonverze glycerinu na dihydroxyaceton, byla z roztoku o objemu 62201 odstředěna biomasa. Roztok byl vymíchán s aktivním uhlím, zfiltrován a následně ultrafiltrován přes membrány o limitu propustnosti 10000 daltonů. Roztok byl dále odsolen pomocí elektrodialyzéru a na iontoměničové koloně naplněné katexem Ostion KS v H+cyklu. Získaný roztok o koncentraci 9% dihydroxyacetonu byl zahuštěn na rotační vakuové odparce CT 1B Alfa-Laval. Při prvním průchodu odparkou byl výkon nastaven na 601/hod vstupujícího roztoku. Teplota odpařování byla 40°C, stupeň zakoncentrování byl 6,5. Při druhém průchodu byl výkon odparky nastaven na 401/hod vstupujícího předhuŠtěného roztoku, který byl zahuštěn na sirup o koncentraci 92% dihydroxyacetonu. Teplota odpařovaného roztoku byla 40°C a celková doba odpařování byla asi 128 hodin. Po krystalizaci v prostředí ethanolu byly vzniklé krystaly dihydroxyacetonu odseparovány na rotační bubnové odstředivce a vysušeny ve
J vakuové sušárně.
Byl získán čistý bílý dihydroxyaceton s obsahem účinné látky 99,4%. Výtěžek krystalízace činil 66,6% vztaženo na obsah dihydroxyacetonu v zahušťovaném roztoku.
Příklad č.2
Roztok dihydroxyacetonu po fermentaci byl vyčištěn podle postupu v příkladu č.l. Ultrafiltrovaný roztok o obsahu 9% dihydroxyacetonu byl předhuštěn pomocí reverzní osmózy na zařízení RO6-HP Memsep Praha na 19,8%-ní roztok. Teplota roztoku se pohybovala v rozmezí od 20 do 25°C, maximální přetlak na koncentrátové straně membrány byl 4,0 MPa, průtok permeátu činil na začátku procesu 350 Vhod, na konci 160 1/hod a doba zahušťování byla asi 9 hodin. Poté byl roztok dohuštěn na vakuové rotační odparce CT1B Alfa-Laval na 92%-ní sirup. Výkon odparky byl nastaven na 601/hod vstupujícího předhuŠtěného roztoku, teplota odpařovaného roztoku byla
40°C. Doba odpařování se zkrátila na 47 hodin. Celková doba potřebná na předhuštění roztoku dihydroxyacetonu pomocí reverzní osmózy a dohuštění na vakuové odparce byla 56 hodin. Po krystalizaci v prostředí ethanolu byly vzniklé krystaly dihydroxyacetonu odseparovány na rotační bubnové odstředivce a vysušeny ve vakuové sušárně.
Získaný čistý bílý dihydroxyaceton obsahoval 99,3% účinné látky. Výtěžek krystalizace Činil 66,1% vztaženo na obsah dihydroxyacetonu v zahušťovaném roztoku.
Průmyslová využitelnost
Dihydroxyaceton se široce používá v kosmetickém průmyslu k přípravě samoopalovacích krémů. Mechanismus účinku spočívá v reakci monomemího dihydroxyacetonu s aminokyselinami a volnými aminoskupinami bílkovin v pokožce za vzniku hnědě zbarvených produktů, Při použití kosmetických formulací obsahujících 2-5% dihydroxyacetonu dochází ke stálému zhnědnutí pokožky po cca 2hodinách. Vzniklé zbarvení je stejně stálé jako opálení na slunci.
Další využití má dihydroxyaceton např. jako antioxidační přísada v kosmetícém a potravinářském průmyslu. Díky své vysoké reaktivitě je dihydroxyaceton důležitým meziproduktem pro řadu chemických syntéz zejména při výrobě léčiv (kardiovaskulární léky, cytostatika, rtg kontrastní látky).
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob výroby dihydróxyacetonu biologickou oxidací glycerinu buňkami Gluconobacter oxydans vyznačený tím, že při izolaci produktu z média zbaveného mikrobiálních buněk, znečišťujících látek a solí se zředěný roztok obsahující dihydroxyaceton předhustí reverzní osmózou a pak dohustí na sirup na filmové odparce.
- 2. Způsob podle-bodrr 1 vyznačený tím, že výchozí roztok dihydróxyacetonu o koncentraci 1 15 %, s výhodou 9 - 10%, se předhustí revezní osmózou na koncentraci 15-25%, s výhodou na 18-20%.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19971008A CZ290334B6 (cs) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ19971008A CZ290334B6 (cs) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ100897A3 true CZ100897A3 (cs) | 1998-10-14 |
| CZ290334B6 CZ290334B6 (cs) | 2002-07-17 |
Family
ID=5462607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ19971008A CZ290334B6 (cs) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ290334B6 (cs) |
-
1997
- 1997-04-03 CZ CZ19971008A patent/CZ290334B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ290334B6 (cs) | 2002-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK202100114Y4 (da) | Separation af 2’-FL fra en fermentationskulturopløsning | |
| CN106132977B (zh) | 用于有效纯化来自微生物发酵的中性人乳低聚糖(hmo)的方法 | |
| Kontogiannopoulos et al. | Tartaric acid and polyphenols recovery from winery waste lees using membrane separation processes | |
| Martín et al. | Recovery of anthocyanins using membrane technologies: a review | |
| JP2022533240A (ja) | ろ過の使用による発酵ブロスからのオリゴ糖の精製 | |
| US20220251131A1 (en) | Process for the purification of lacto-n-neotetraose | |
| Szczygiełda et al. | Downstream separation and purification of bio-based alpha-ketoglutaric acid from post-fermentation broth using a multi-stage membrane process | |
| US20220324786A1 (en) | Methods for recovering organic acids or salts or lactones thereof from aqueous solutions using water solvent crystallization and compositions thereof | |
| CN112920021B (zh) | 一种醇类混合溶剂萃取发酵液中1,3-丙二醇的方法 | |
| CZ100897A3 (cs) | Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu | |
| Bazinet et al. | Recent patented applications of ion-exchange membranes in the agrifood sector | |
| EP4061953A1 (en) | Method for the production of a dicarboxylic acid | |
| CN116970162A (zh) | 一种低内毒素γ-聚谷氨酸及其分离提取方法和应用 | |
| EP3549958A1 (en) | Process for the purification of complex biocompositions | |
| Cassano et al. | Integrated membrane operations in citrus processing | |
| CN112679561A (zh) | 一种甘油葡萄糖苷晶体的制备方法 | |
| ES3032519T3 (en) | Recovery of diols from a mixture | |
| RU2793915C1 (ru) | Способ очистки лакто-n-неотетраозы | |
| CN119241606B (zh) | 一种3-岩藻糖基乳糖的分离纯化方法 | |
| CN117843697A (zh) | 一种甘油葡萄糖苷的分离纯化方法 | |
| JPH09252794A (ja) | ポリ−γ−グルタミン酸の単離法 | |
| EP0674717A1 (en) | METHOD OF PRODUCING $g(a),$g(a)-TREHALOSE | |
| JP2009215231A (ja) | 結晶１，５−ｄ−アンヒドログルシトールの製造法 | |
| Damar | Effect of ultrasound pre-treatment on ultrafiltration performance in obtaining phenolic compounds from wine production wastes | |
| CZ100997A3 (cs) | Způsob přípravy a výroby dihydroxyacetonu |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20030403 |