CZ279309B6

CZ279309B6 - Způsob přípravy velmi čisté báze L-lyzinu

Info

Publication number: CZ279309B6
Application number: CS911174A
Authority: CZ
Inventors: Miroslav Ing. Csc. Bleha; Zbyněk Ing. Pientka; Vladimír Ing. Janoušek; Jaroslav Ing. Csc. Prchlík; Jiří Ing. Stuchlík; Jiří Ing. Csc. Křepelka
Original assignee: Ústav Makromolekulární Chemie Avčr
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1995-04-12
Also published as: CS117491A3

Abstract

Způsob přípravy velmi čisté báze L-lyzinu z hydrochloridu L-lyzinu, jehož podstata spočívá v tom, že se k vodnému roztoku alkálie, zejména NaOH, o koncentraci 10 až 50 % hmot., s výhodou 20 až 30 % hmot., přidá stechiometrické množství hydrochloridu L-lyzinu při teplotě 20 až 80 .sup.o .n.C, s výhodou 40 až 60 .sup.o .n.C, a poté se získaný roztok ochladí na teplotu místnosti a podrobí elektrodialytickému odsolení prováděnému v násobném diskontinuálním uspořádání se střídavou obměnou roztoku v diluátové a koncentrátové větvi, přičemž se koncentrace soli sníží pod 0,01 % hmot. za současného zvýšení koncentrace báze L-lyzinu, pak se odsolený roztok báze L-lyzinu buď přímo použije, nebo se vakuově zahustí na požadovanou koncentraci nebo se po vakuovém oddestilování vody provede krystalizace báze L-lyzinu. Lze také postupovat tak, že se vodný roztok alkalie chladí během přidávání stechiometrického množství hydrochloridu L-lyzinu na teplotu nižší než 30 .sup.o .n.C.ŕ

Description

Způsob přípravy čisté báze L-lyzinu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu přípravy čisté báze L-lyzinu z jeho hydrochloridu.

Dosavadní stav techniky

Báze L-lyzinu

CH2-CH2-CH2-CH2-CH-COOH CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH-COo(“) , nh₂ nh₂ nh₂ ( + ) nh₃ patřící mezi zásadité diaminomonokarboxylové kyseliny se značným dipólovým momentem, má významné uplatnění v organické chemii, včetně farmaceutického průmyslu. Zejména je používána při přípravě solí různých organických kyselin, které mají široké terapeutické využití - lyzinaspartát, lyzinglutamát (stimulátory CNS), lyzinmethionát (anticirrhotikum), lyzinsukcinát, lyzinadipát .(nutriční účely), lyzinizonikotinát (vasoaktivní účinek), lyzin-4-hydroxybutyrát (sedativum), lyzinaskorbát (fixace vápníku), lyzinsalicylát (analgetikum, antipyretikum, protizánětlivý účinek), nebo při přípravě substancí s asymetrickým uhlíkem (například syntéza antihypertenziva Diltiazem hydrochlorid).

Vzhledem k této skutečnosti se zvyšuje spotřeba čisté báze L-lyzinu a do popředí zájmu se dostávají ekonomicky i ekologicky výhodné způsoby její výroby.

Jeden z nejefektivnějších způsobů výroby čisté báze L-lyzinu vychází z hydrochloridu krmného lyzinu, který je dnes většinou produkován mikrobiologicky v provozech s vysokou kapacitou výroby, často s kontinuálním režimem (Luo Mingdien: Veishengwuxne zazhi 7, č.l, 69-71 (1987).

Vlastní příprava čisté báze L-lyzinu z hydrochloridu L-lyzinu byla doposud založena na sorbci iontoměničů, přičemž jsou popsány 2 alternativy přípravy.

Jedna je jednokolonový způsob, kde po adsorpci vodného roztoku hydrochloridu na silně kyselý katex, například WOFATIT KPS 200, následuje eluce báze čpavkovou vodou a vakuové zahuštění eluátu za současného odstranění amoniaku (Jap. pat. 62.61.592).

Druhá je dvoukolonový způsob, kde po adsorpci L-lyzinhydrochloridu na silně kyselém katexu se eluce provádí vodným roztokem hydroxidu sodného, eluát se dále vede na druhou kolonu se slabě kyselým karboxylovým katexem, například AMBERLIT IRC 50, který nezachycuje lyzin. Vlastní báze se získá po vakuovém zahuštění eluátu (čs. autorské osvědčení č. 208.971).

Většinou je dávána přednost jednokolonovému způsobu přípravy, který je časově i investičně méně náročný.

Podstatnou nevýhodou uvedených ionexových postupů přípravy báze L-lyzinu je především značná časová i energetická náročnost

-1CZ 279309 B6 a z toho vyplývající vysoké provozní náklady, dále toxicita odpadních vod, kontaminovaných amonnými ionty.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob přípravy čisté báze L-lyzinu z hydrochloridu L-lyzinu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se k vodnému roztoku alkálie, zejména NaOH, o koncentraci 10 až 50 % hmot., s výhodou 20 až 30 % hmot., přidá stechiometrické množství hydrochloridu L-lyzinu při teplotě 20 až 80 “C, s výhodou 40 až 60 °C, a potom se získaný roztok ochladí na teplotu místnosti a podrobí elektrodialytickému odsolení prováděnému v násobném diskontinuálním uspořádání se střídavou obměnou roztoku v diluátové a koncentrátové větvi, přičemž se koncentrace soli sníží pod 0,01 % hmot. za současného zvýšení koncentrace báze L-lyzinu, potom se odsolený roztok báze L-lyzinu buď přímo použije, nebo se vakuově zahustí na požadovanou koncentraci nebo se po vakuovém oddestilování vody provede krystalizace báze L-lyzinu.

Podle vynálezu lze postupovat tak, že se vodný roztok alkalie chladí během přidávání stechiometrického množství hydrochloridu L-lyzinu na teplotu nižší než 30 ’C.

Aplikaci elektrodialýzy k přípravě čisté báze L-lyzinu z hydrochloridu podle předloženého vynálezu byl získán postup, který se vyznačuje vysokou kvalitou produktu, nízkými provozními a investičními náklady, levnými a dostupnými surovinami a v podstatné míře odstraňuje nevýhody uvedených ionexových postupů .

Po rozvoji elektrodialýzy jako procesu přípravy čisté odsolené vody nebo výroby solných koncentrátů bylo její použití rozšířeno i na demineralizaci a čištění organických látek, například enzymů, produktů mlékárenského průmyslu, roztoků sacharidů atd. Většinou je snaha dosáhnout vedle vysokého stupně odstranění soli z roztoků produktů vysokého proudového výtěžku odsolení. S tímto cílem se často kombinuje elektrodialýza s dalšími membránovými procesý.

Elektrodialýza neutralizovaného roztoku L-lyzin hydrochloridu se provádí podle vynálezu ve standardním zařízení pro elektrodialýzu. S výbornými výsledky byly použity homogenní polymerní membrány typu Neosepta nebo Selemion a heterogenní polymerní membrány podle čs. autorského osvědčení č. 247.833, sestávající z mikročástic ionexové fáze dispergovaných v pojivu na bázi polyethylenu nebo polypropylenu, u nichž pojivo obsahuje kromě polyethylenu 1 až 25 % hmot, ataktického polypropylenu.

Regulací odsolovacího procesu lze dosáhnout vysokého stupně odsolení, přičemž ztráty lyzinu lze výrazně omezit technologickým uspořádáním v několikastupňovém systému. Tím se dosáhne i další energetické úspory v procesu.

Při přípravě 1 kg hmot. 40% vodného roztoku báze L-lyzinu je energetická náročnost u ionexgvého jednokolonového shora popsaného postupu přibližně 13,62 kWh oproti postupu podle vynálezu, kde energetická náročnost činí 0,1 až 0,2 kWh na vlastní

-2CZ 279309 B6 odsolení. Celkové energetické nároky by neměly přesáhnout 0,5 kWh.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Ve 2 1 míchaném reaktoru opatřeném teploměrem se rozpustí 223,5 g (5,59 mol) hydroxidu sodného v 500 ml demineralizované vody, roztok se samovolně ohřeje na teplotu 60 °C. K roztoku hydroxidu sodného se postupně přidá ekvimolární množství hydrochlořidu L-lyzinu (celkem 1 222,0 g: obsah vody K.F. 16,5 % hmot.). Rozpouštění je endotermické a teplota roztoku se sníží na 45 °C. Po rozpuštění veškerého hydrochloridu L-lyzinu se roztok ochladí na 20 °C a rozmíchá s 20 g aktivního uhlí, které se odfiltruje. Filtrát má pH 10,0.

Čirý, slabě nažloutlý roztok se podrobí elektrodialýze. Odsolení roztoku je prováděno v násobném diskontinuálním uspořádání se střídavou obměnou roztoků v diluátové a koncentrátové větvi. Cirkulační průtok roztoku elektrodialyzátorem se udržuje na konstantní hodnotě 3 100 ml/min, intenzita proudu 3,5 A, napětí 14 V. Celková plocha membrán je 40 dm². Byly použity homogenní membrány typu Neosepta CM2 a Neosepta AFN (Tokuyoma Soda, Japan). Spotřeba energie pro vlastní elektrodialýzu je 0,38 kWh/kg lyzinu. Koncentrace chloridu sodného byla z výchozí hodnoty snížena pod 1 g/1. Ztráty při odsolení roztoku byly 8,0 % hmot. Je získáno 893 g lysinu ve formě vodného roztoku.

Příklad 2

Postupuje se jako v příkladu 1 s tím rozdílem, že se připraví roztok 250 g hydroxidu sodného v 1 000 ml vody a při teplotě 40 °C se k němu postupně přidá 1 230 g hydrochloridu L-lysinu (obsah vody K.F. 16,5 % hmot.). Roztok se během rozpouštění ochladí na 30 °C, a dále se pokračuje jako v příkladu 1.

Příklad 3

Způsobem uvedeným v příkladu 1 se provede alkalizace roztoku hydrochloridu sodného a jeho příprava pro odsolení. Elektrodialýza ve stejném cirkulačním uspořádání je prováděna s použitím heterogenních ionexových membrán (typu Ralex-CS). Spotřeba energie pro vlastní odsolení činí 0,42 kWh/kg produktu. Získá se 871 g lysinu. Podstatné množství ztrát produktu je možné opět získat v následných krocích pseudokontinuálního procesu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob přípravy čisté báze L-lyzinu z hydrochloridu L-lyzinu, vyznačující se tím, že se k vodnému roztoku alkálie, zejména hydroxidu sodného NaOH, o koncentraci 10 až 50 % hmot., s výhodou 20 až 30 % hmot., přidá stechiometrické množství hydrochloridu L-lyzinu při teplotě 20 až 80 °C, s výhodou 40 až 60 'C, a potom se získaný roztok ochladí na teplotu místnosti a podrobí elektrodialytickému odsolení prováděnému v násobném diskontinuálním uspořádání se střídavou obměnou roztoku v diluátové a koncentrátové větvi, po snížení koncentrace soli pod 0,01 % hmot. za současného zvýšení koncentrace báze L-lyzinu se odsolený roztok báze L-lyzinu bud’ přímo použije, nebo se vakuově zahustí na požadovanou koncentraci, nebo se po vakuovém oddestilování vody provede krystalizace báze L-lyzinu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se vodný roztok alkálie chladí během přidávání stechiometrického množství hydrochloridu L-lyzinu na teplotu nižší, než 30 °C.