DE896944C - Verfahren zur Gewinnung aliphatischer ª‡-Aminomonocarbonsaeuren aus waessrig-alkalischen Loesungen ihrer Salze - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung aliphatischer ª‡-Aminomonocarbonsaeuren aus waessrig-alkalischen Loesungen ihrer Salze

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DE896944C DED8252A DED0008252A DE896944C DE 896944 C DE896944 C DE 896944C DE D8252 A DED8252 A DE D8252A DE D0008252 A DED0008252 A DE D0008252A DE 896944 C DE896944 C DE 896944C
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Description

  • Zierfahren zur Gewinnung aliphatischer a-Aminomonocarbonsäuren aus wäßrig-alkalischen Lösungen ihrer Salze Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Gewinnung freier a-Aminosäuren aus alkalischen Lösungen ihrer Salze.
  • Bei der Herstellung von Aminosäuren durch Synthese oder aus proteinhaltigem Material erhält man häufig wäßrige Lösungen der Salze von Aminosäuren. Diese Lösungen sind alkalisch, d. h. sie weisen ein pH von g oder darüber auf, infolge der alkalischen Reaktion der Salze von Aminosäuren in Wasser und da meist noch andere lösliche basische Verbindungen zugegen sind. In den meisten, wenn auch nicht allen Fällen enthalten diese Lösungen zudem noch wasserlösliche anorganische Salze, wie Natrium- oder Kaliumchlorid, -sulfat, -carbonat oder -bicarbonat. So fällt z. B. bei der Hydrolyse von Hydantoin oder Derivaten des Hydantoins, die in der 5-Stellung organische Substituenten aufweisen, mit Natronlauge eine Lösung an, die neben dem Natriumsalz der entsprechenden a-Aminomonocarbonsäure noch unverbrauchtes Alkali und Natriumcarbonat oder -bicarbonat enthält und häufig auch noch geringe Mengen anderer löslicher anorganischer Salze, wie Natriumchlorid oder -sulfat, die aus Verunreinigungen des einen oder anderen Ausgangsmaterials stammen.
  • Bisher war die Gewinnung freier Aminosäuren guter Reinheit aus derartigen wäßrig-alkalischen Lösungen der Salze von Aminosäuren schwierig und kostspielig. So wird nach einem bekannten Verfahren die Lösung zunächst angesäuert, z. B. mit Salzsäure, die angesäuerte Lösung im Vakuum zur Trockne eingedämpft-, aus dem Rückstand das Hydrochlorid der Aminosäure mittels absoluten Alkohols extrahiert, worauf noch eine ganze Reihe von Schritten folgt, nm aus dem Extrakt die Aminosäure in freier und reiner Form zu gewinnen. Infolge Art und Zahl der erforderlichen Schritte ist dieses Verfahren wenig für eine wirtschaftliche Durchführung in industriellem Maßstab geeignet.
  • Ein Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun der Vorschlag eines verhältnismäßig einfachen und wohlfeilenVerfahrens zur Gewinnung aliphatischer a-Aminomonocarbonsäuren aus wäßrig-alkalischen Lösungen ihrer Salze. Weitere Gegenstände der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
  • Es wurde gefunden, daß durch Behandeln einer wäßrig-alkalischen Lösung, d. h. p$ g oder darüber, eines Salzes einer aliphatischen a-Aminomonocarbonsäure mit einer genügenden Menge, d. h. um das p$ auf 4,5 bis 8,5 zu bringen, der Säureform eines wasserunlöslichen Kationenaustauschers die Metallkationen des gelösten Salzes selektiv vom Kationenaustauscher absorbiert werden, der dabei in seine Salzform übergeht, während die gesamte oder ein Teil der Aminosäure in Freiheit gesetzt wird und durch Kristallisation oder auf andere Weise direkt aus der wäßrigen Lösung abgetrennt und gewonnen werden kann.
  • Es wurde ferner gefunden, daß es oft von Vorteil ist, die wäßrig-alkalische Lösung des Salzes der Aminosäure beim Zumischen des Kationenaustauschers auf erhöhter Temperatur, d. h. zwischen 6o° und ihrem Siedepunkt, zu halten und die Konzentration der Lösung so zu wählen, daß die durch den Kationenaustauscher aus ihrem Salz in Freiheit gesetzte Aminosäure in der warmen oder heißen Lösung zunächst gelöst bleibt, beim nachfolgenden Abkühlen aber auskristallisiert. Ferner wurde festgestellt, daß der nach Abtrennung der Kristalle aus der Mutterlauge in dieser noch gelöst zurückgebliebene Teil freier Aminosäure durch Behandeln dieser Mutterlauge mit der Säureform des Kationenaustauschers (d. h. mit dem durch die Behandlung der Ausgangslösung erschöpften, von der behandelten Lösung abgetrennten und danach inzwischen durch Behandlung mit Säure in die Säureform regenerierten Kationenaustauscher) vom Kationenaustauscher chemisch absorbiert wird unter Bildung eines Salzes des Kationenaustauschers mit dieser Aminosäure. Der so verwendete Austauscher kann dann erneut zur Behandlung weiterer Mengen heißer alkalischer Ausgangslösung genommen werden, wobei die bereits absorbierte Aminosäure im Kationenaustauscher ausgetauscht wird gegen Metallionen der Lösung, so daß diese Lösung gleichzeitig an Metallionen verarmt, an freier Aminosäure aber angereichert wird. Diese freie Aminosäure kristallisiert dann beim Abkühlen der behandelten Lösung mit aus. Diese Kombination der Verfahrensschritte gestattet eine ausgezeichnete Abtrennung und Gewinnung der freien Aminosäure in kristallisierter Form, ohne daß es nötig würde, die Lösung oder die Mutterlauge einzudampfen. -Die Zeichnung zeigt eine bei der praktischen Durchführung des Verfahrens bevorzugte Schrittfolge. Die angegebenen Schritte sind ebenso vorteilhaft für chargenweisen wie für kontinuierlichen Betrieb, doch betrifft der dargestellte Weg des Kationenaustauschers durch verschiedene Zonen im Kreislauf besonders den kontinuierlichen Betrieb. Bei chargenweisem Betrieb kann der Ionenaustauscher aus einer in die andere Zone gebracht werden, wie die Abbildung zeigt, gewöhnlich bleibt er aber in ein und derselben Zone, und das mit ihm in Kontakt zu bringende Material wird der Reihe nach dieser Zone zugeführt. Die in der Abbildung dargestellte Schrittfolge ist die nach dem Erstgebrauch des Kationenaustauschers bevorzugt angewandte, d. h. die Abbildung läßt den direkten erstmaligen Gebrauch eines Kationenaustauschers zum Behandeln einer Lösung eines Salzes einer Aminosäure weg, da dieser Schritt sich im weiteren Verlauf des Prozesses gewöhnlich nicht wiederholt, wenn dies auch mitunter eintreten könnte. Im übrigen versteht sich die Abbildung von selbst und läßt die bei der praktischen Durchführung der Erfindung bevorzugt angewandten Schritte nach Art und Reihenfolge ohne weiteres erkennen. Gewünschtenfalls kann die Reihenfolge der Schritte geändert, können Schritte hinzugefügt oder weggelassen werden, wie weiter unten noch dargelegt wird.
  • An sich kann jede a-Aminomonocarbonsäure aus einer alkalischen Lösung eines ihrer Salze nach dem Verfahren der Erfindung gewonnen werden, doch hängen die Vorteile des Verfahrens und seine leichte Durchführbarkeit zum Teil von der Löslichkeit der betreffenden Aminosäure in Wasser ab. Zu den nach dem Verfahren gewinnbaren Aminosäuren zählen besonders Glycin, Alanin, Leucin, Isoleucin, Methionin, Valin, Lysin und Tryptophan.
  • Das Verfahren der Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft anwenden auf Aminosäuren, die in Wasser von Raumtemperatur merklich löslich sind, d. h. mit z Gewichtsprozent oder mehr, da gerade die restlose Abscheidung derartiger Aminosäuren nach anderen Verfahren, z. B. durch Ansäuern der Lösungen zwecks Ausfällung der Aminosäuren, besonders schwierig ist. Das Verfahren der Erfindung ist somit gut brauchbar zur Gewinnung von Aminosäuren, die in siedendem Wasser leidlich, d. h. mit mindestens 5 °/a, löslich sind. Besonders bequem ist das Verfahren für die Gewinnung solcher Aminosäuren, die zwar in heißem Wasser einigermaßen, in kaltem dagegen beträchtlich weniger, z. B. nur zu q. °/o oder weniger bei 2o° oder weniger, löslich sind. Damit ein Ausfallen kristallisierter Aminosäure während der Behandlung der Lösung eines Salzes einer Aminosäure- mit dem Kationenaustauscher nicht eintritt, muß genügend Wasser von genügend hoher Temperatur zugegen sein, um alle aus dem Salz in Freiheit gesetzte Aminosäure in Lösung zu halten, andernfalls werden besondere zusätzliche Schritte nötig, um diese ausgefällte Aminosäure vom Ionenaustauscher zu extrahieren oder auf andere Weise zu trennen. Andererseits ist es meist erwünscht, wenn auch nicht erforderlich, daß die durch die Behandlung mit dem Ionenaustauscher erhaltenen Lösungen bei einer solchen Temperatur und in einer solchen Konzentration anfallen, daß ein beträchtlicher Teil der gelösten freien Aminosäure allein durch Abkühlen der Lösung auskristallisiert, andernfalls würden zusätzliche Schritte, z. B. Konzentrieren durch Eindampfen, Zusetzen von die Aminosäure ausfällenden Stoffen, Extrahieren od. dgl., erforderlich werden, um die gelöste Aminosäure aus der Lösung abzutrennen und zu gewinnen.
  • In den meisten Fällen steigt die Wasserlöslichkeit von Aminosäuren merklich mit steigender Temperatur. Aminosäuren, wie Glycin, Alanin oder Valin, die mit siedendem Wasser mindestens 5°/oige Lösungen ergeben, können aus neutralen bis alkalischen wäßrigen Lösungen ihrer Salze leicht nach dem Verfahren der Erfindung gewonnen werden, während in heißem Wasser weniger lösliche oder praktisch unlösliche Aminosäuren sich kaum für eine Gewinnung nach diesem Verfahren eignen. Alkalische Lösungen von Salzen solcher Aminosäuren, die in freier Form in Wasser von Raumtemperatur nur gering löslich sind, werden vor der Behandlung mit dem Ionenaustauscher vorteilhafterweise erhitzt, z. B. auf 6o bis ioo°, und auf eine solche Konzentration gebracht, daß die später aus dem Salz in Freiheit gesetzte Menge Aminosäure gelöst bleibt, solange die Lösung heiß ist, aber schon allein durch Abkühlung der Lösung auf Raumtemperatur oder darunter auskristallisiert. Jedoch ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Lösung des Salzes einer Aminosäure die eben erörterte Temperatur und Konzentration aufweist, wenn sie zur Behandlung mit dem Kationenaustaüscher kommt, und es gibt auch Fälle, in denen die Einhaltung dieser Bedingungen weniger vorteilhaft ist. Die Lösung eines Salzes einer Aminosäure kann somit eine beliebige Temperatur über ihrem Gefrierpunkt und beliebige Konzentration aufweisen, wenn sie zur Behandlung mit dem Kationenaustauscher kommt. Die Aminosäure braucht auch nicht durch Abkühlen der behandelten Lösung auskristallisiert zu werden, sie kann gewünschten- oder erforderlichenfalls auch auf andere Weise, z. B. durch Ausfällen mittels Alkohols, aus der Lösung gewonnen werden.
  • Für das Verfahren kann jeder Kationenaustauscher, der starksaure Gruppen enthält, verwendet werden, und es sind eine große Zahl geeigneter Kationenaustauscher allgemein bekannt. Alle diese Austauscher sind in den Medien, in denen sie zur Anwendung kommen, d. h. in wäßrigen Medien, praktisch unlöslich und bleiben unlöslich in beiden Formen, in ihrer Säureform und in ihrer Salzform. Im allgemeinen werden Ionenaustauscher mit Sulfonsäure- oder Schwefelsäureradikalen bevorzugt, z. B. sulfonierte Phenol-Formaldehyd-Harze und sulfonierte Copolymere von monovinyl- und polyvinylaromatischen Kohlenwasserstoffen. Sulfonierte Copolymere von Styrol und Divinylbenzol oder von Styrol, Äthylvinylbenzol und Divinylbenzol sind besonders für das Verfahren der Erfindung geeignet.
  • Die wäßrig-alkalische Lösung, aus der die Aminosäure gewonnen werden soll, kann irgendein Metallsalz dieser Aminosäure enthalten. Sie kann daneben noch lösliche Salze von Säuren enthalten, die ebenso schwach oder noch schwächer sind als Essigsäure in beliebiger Konzentration, da derartige Säuren, wenn sie aus ihren Salzen in Freiheit gesetzt werden, mit der freien Aminosäure kaum reagieren und auch die Abtrennung der Aminosäure nicht ernstlich stören. Ebenso kann die Lösung noch andere Salze, z. B. Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Kaliumcarbonat, Kaliumbicarbonat oder Natriumacetat, enthalten. Ist ein Carbonat oder Bicarbonat in größerer Menge und höherer Konzentration während der Neutralisation der Lösung durch einen Kationenaustauscher zugegen, so wird es unter Entwicklung von Kohlendioxyd zersetzt. Die alkalische Lösung eines Salzes einer Aminosäure kann auch kleine Mengen mehr oder weniger wasserlöslicher Salze starker Säuren, z. B. Natrium- oder Kaliumchlorid oder -sulfat, enthalten, aber die Gesamtmenge derartiger Salze soll höchstens io, vorzugsweise weniger als 5 °/a des Gewichts des Salzes -der Aminosäure betragen.
  • Bei der chargenweisen Durchführung des Verfahrens wird eine alkalische Lösung eines Salzes einer a-Aminomonocarbonsäure, die ein -piff von g oder höher aufweist, mit einer solchen Menge der Säureform eines Kationenaustaüschers behandelt, daß da3 pu auf einen Wert zwischen 4,5 und 8,5, vorzugsweise zwischen 7 und 8, verschoben wird. Dabei kann die Lösung irgendeine gewünschte Temperatur, d. h. zwischen ihrem Gefrier- und ihrem Siedepunkt, und irgendeine gewünschte Konzentration aufweisen. Sollen Aminosäuren gewonnen werden, die bei Raumtemperatur nur sehr wenig wasserlöslich sind, z. B. nur i 'bis q °/o bei Raumtemperatur, werden vorteilhafterweise Salzlösungen mit so viel höherem als dem eben angegebenen Aminosäuregehält vor der Behandlung mit dem Kationenaustauscher so hoch erhitzt, daß nach der Behandlung aus ihnen allein durch Abkühlen die in Freiheit gesetzte Aminosäure auskristallisiert. Ist die zu gewinnende Aminosäure in Wasser von Raumtemperatur besser löslich, z. B. zu io°/o oder mehr, ist sie weniger geeignet, aus der behandelten Lösung durch Abkühlen auskristallisiert zu werden. In diesem Falle wird die Lösung des Salzes der betreffenden Aminosäure vor dem Behandeln mit dem Kationenaustauscher gewöhnlich nicht erhitzt, statt dessen wird die behandelte Lösung, falls nötig, durch Eindampfen konzentriert und danach mit einem mit Wasser mischbaren, die Aminosäure nicht lösenden, vorzugsweise niedrigen, aliphatischen, einwertigen Alkohol, z. B. Methanol, Äthanol oder Propanol, verdünnt, wodurch die Aminosäure ausgefällt wird und als kristallines Produkt abgetrennt werden kann, z. B. durch Dekantieren oder Filtrieren. Danach wird der Alkohol durch Abdestillieren aus der Mutterlauge zurückgewonnen. Die-wäßrige Mutterlauge, die nach irgendeinem der eben beschriebenen Verfahren anfällt, z. B. nach' dem direkten Auskristallisieren der Aminosäure aus der mit dem Ionenaustauscher behandelten Lösung oder nach dem Ausfällen der Aminosäure mittels Alkohols aus der mit dem Ionenaustauscher behandelten Lösung und nachfolgendem Abdestillieren des Alkohols, enthält gewöhnlich noch einen Teil der in Freiheit gesetzten Aminosäure und wird in einem späteren Verfahrensschritt aufbereitet.
  • Bei der Behandlung der alkalischen Lösung eines Salzes einer Aminosäure mit der Säureform eines Kationenaustauschers geht dieser zum Teil oder ganz in seine Salzform über. Der Austauscher wird danach in üblicher Weise mit einer wäßrigen Säure, z. B. mit verdünnter wäßriger Salz- oder Schwefelsäure, behandelt, um ihn wieder in die Säureform zu bringen. Ein Überschuß an Regeneriersäure wird aus dem regenerierten Austauscher mit Wasser ausgewaschen.
  • Die nach dem Auskristallisieren der Aminosäure verbleibende Mutterlauge wird mit dem zu seiner Säureform regenerierten Austauscher vermischt oder durch ein aus diesem Austauscher bestehendes Bett geschickt, wodurch alle etwa noch in der Mutterlauge gelöst gebliebenen Mengen Aminosäure vom Austauscher chemisch absorbiert werden und dieser zum Teil in die Form eines Salzes mit der Aminosäure übergeht. Die danach aminosäurefreie Mutterlauge wird als wertloses Abwasser verworfen.
  • Nachdem der Kationenaustauscher auf diese Weise wenigstens zum Teil mit Aminosäure in die Salzform übergeführt ist, wird er in solcher Menge einem neuen Ansatz alkalischer Lösung zugesetzt, daß deren p$ sich auf- einen Wert zwischen 4,5 und 8,5 verschiebt. Abgesehen davon, daß sich zu Beginn dieses Schrittes ein Teil des Kationenaustauschers in der Form eines Salzes mit der Aminosäure befindet, entspricht dieser Schritt im übrigen dem ersten Schritt der vorangegangenen Behandlungsfolge, und die Darlegungen, die dafür in bezug auf günstigste Temperatur- und Konzentrationsverhältnisse der zur Behandlung kommenden Lösungen von Salzen der verschiedenen Aminosäuren gemacht wurden, gelten auch hier wieder. Während dieses Schrittes wird die Menge Aminosäure, die vorher vom Kationenaustauscher aus der Mutterlauge aufgenommen wurde und wobei er zum Teil in die Form eines Salzes mit der Aminosäure überging, ausgetauscht gegen Metallkationen aus der neuen zu behandelnden Lösung des Salzes der Aminosäure mit dem Ergebnis, daß die Lösung sich an freier Aminosäure anreichert, sowohl durch die vorher vom regenerierten Kationenaustauscher aus der Mutterlauge absorbierte, jetzt wieder in Freiheit gesetzte, als auch durch die aus der neuen Salzlösung durch die Metallionenaufnahme des Austauschers in Freiheit gesetzte Aminosäure. Die freie Aminosäure wird dann aus der Lösung, wie bereits beschrieben, auskristallisiert oder ausgefällt.
  • Mit Ausnahme des vorangehenden Schrittes - der erstmaligen Verwendung der reinen Säureform des Kationenaustauschers in einer alkalischen Lösung eines Salzes einer Aminosäure entspricht die eben geschilderte Schrittfolge der in der Abbildung dargestellten. Nach der erstmaligen Benutzung des Kationenaustauschers kann das Verfahren kontinuierlich durchgeführt werden unter Führung des Kationenaustauschers im Kreislauf durch die aus der Abbildung ersichtlichen Zonen. Während - des Kreislaufes des Austauschers durch die Zonen kann die zu behandelnde Lösung eines Alkalisalzes einer Aminosäure kontinuierlich der Reaktionszone I, eine saure Regenerierlösung, z. B. verdünnte wäßrige Salz-oder Schwefelsäure, kontinuierlich der Regenerierzone II und die nach der Kristallisation anfallende Mutterlauge der Reaktionszone III zugeführt werden. Die Abwässer werden an den aus der Abbildung ersichtlichen Punkten aus dem System entfernt. Die der Zone I zuzuführenden Mengen Lösung eines Salzes einer Aminosäure und Kationenaustauscher müssen natürlich so aufeinander abgestimmt werden, daß die Lösung auf ein p$ zwischen 4,5 und 8,5 gebracht wird. Danach wird der Kationenaustauscher von der behandelten Lösung auf irgendeine an sich bekannte Weise, z. B. durch Filtrieren oder Zentrifugieren, abgetrennt und durch Auswaschen mit Wasser von anhaftender Aminosäurelösung befreit. Die Waschwässer werden vorzugsweise der nach der Kristallisation anfallenden Mutterlauge zugemischt. Dieses Zufügen der Waschwässer zur Mutterlauge ist zwar zu empfehlen, aber nicht erforderlich und daher in der Abbildung weggelassen. Das Auskristallisieren der-Aminosäure aus der aus der Reaktionszone I abfließenden Lösung kann auf irgendeinem der bereits beschriebenen Wege bewirkt werden, z. B. in manchen Fällen durch Abkühlen, in anderen durch Verdünnen mittels Alkohols oder eines anderen die Aminosäure nicht lösenden Mittels. Wird Alkohol zum Ausfällen der Aminosäure verwendet, kommt das nachträgliche Abdestillieren des Alkohols aus der Mutterlauge als zusätzlicher, in der Abbildung nicht enthaltener Schritt hinzu.
  • Das vorstehend beschriebene Verfahren kann in manchen Punkten abgeändert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So kann z. B. der Kationenaustauscher, nachdem er in seiner Säureform der alkalischen Lösung eines Salzes einer Aminosäure zugemischt wurde, deren pu auf einen Wert zwischen 4,5 und 8,5 verschoben und dadurch die Aminosäure aus ihrem Salz in Freiheit gesetzt hat, in üblicher Weise durch Behandeln mit einer wäßrigen Säure regeneriert und anschließend direkt wiederverwendet werden zur Behandlung neuer Mengen Lösung eines Salzes einer Aminosäure. Diese Ausführungsart führt zwar zu einem kleinen Verlust an Aminosäure, ergibt aber immer noch gute Ausbeuten an freier Aminosäure. Auch wenn die alkalische Lösung eines Salzes einer Aminosäure durch Behandeln mit der Säureform eines Kationenaustauschers bis zu einem p$ zwischen 4,5 und 7 neutralisiert wird, reagiert mitunter eine ldeine Menge der An-iinosäure mit dem Ionenaustauscher unter Bildung eines Salzes desselben. Sie kann aus dem Austauscher durch Behandeln mit wäßrigem Ammoniak oder mit einer weiteren Menge alkalischer Lösung des Salzes einer Aminosäure verdrängt bzw. in Freiheit gesetzt werden. Die Aminosäure kann dann aus den so er= haltenen Lösungen, nachdem etwa vorhandenes Ammoniak abdestilliert wurde, durch Auskristallisieren gewonnen werden. Andere Abänderungen des Verfahrens sind aus den weiteren Darlegungen ersichtlich.
  • Die folgenden Beispiele beschreiben bestimmte Arten der Anwendung der Erfindung. Beispiel z Ein Gemisch aus zoo cm3 Wasser und Zoo g der Säureform eines granulierten Kationenaustauschers wurde auf 8o bis 9o° erhitzt. Der Kationenaustauscher war ein sulfoniertes Copolymer von Styrol, Aryläthylvinylbenzol und Divinylbenzol. Eine durch Hydrolyse von 5-(ß-Methylmercaptoäthyl)-hydantoin mitNatronlauge erhaltene Lösung, die eine i0,2 g freiem Methionin je ioo cm3 Lösung entsprechende Menge des Natriumsalzes von dl-Methionin und daneben unverbrauchte Natronlauge, Natriumcarbonat und geringe Mengen anderer löslicher anorganischer Salze, z. B. Natriumchlorid, enthielt, wurde unter Rühren zur wäßrigen Anschlämmung des Kationenaustauschers gegeben, bis das Reaktionsgemisch auf pH 7 gebracht war. Das noch etwa 8o bis go° heiße Gemisch wurde filtriert. Das beim nachfolgenden Abkühlen des Filtrats auf io° oder etwas darunter auskristallisierte Methionin wurde durch Abfiltrieren gewonnen. Der Kationenaustauscher wurde mit 25o cm3 einer 5gewichtsprozentigen wäßrigen Ammoniaklösung ausgewaschen, wonach durch Abdestillieren das Ammoniak aus den Waschwässern zurückgewonnen und die Waschwässer selbst für eine weitere Verarbeitung bereitgestellt wurden. Der Kationenaustauscher wurde durch Behandeln mit verdünnter wäßriger Salzsäure regeneriert und mit Wasser ausgewaschen. Die vorher angefallenen, von Ammoniak befreiten Waschwässer wurden einer neuen, der zuerst verwendeten in bezug auf Menge und Konzentration entsprechenden Menge der durch Hydrolyse von 5-(ß-Methylmercaptoäthyl)-hydantoin erhaltenen alkalischen Lösung zugemischt. Diese Mischung wurde dann auf 8o bis go° erwärmt und mit solchen Mengen des regenerierten Ionenaustauschers behandelt, daß sich das pH des Gesamtgemisches auf 7 einstellte. Danach wurde wie beim erstenmal das Methionin aus der Lösung auskristallisiert. In der bereits beschriebenen Schrittfolge wurden nacheinander fünf Portionen des alkalischen Hydrolysats verarbeitet. Die durchschnittliche Ausbeute an kristallisiertem dl-Methionin aus allen fünf Verarbeitungen betrug 96 °/o des theoretischen Wertes und entsprach je 9,8 g Methionin aus je ioo cm3 des verwendeten Hydrolysats.
  • Für Vergleichszwecke wurde eine Sonderportion des gleichen Hydrolysats bei Raumtemperatur mittels Salzsäure neutralisiert und das dadurch ausgefällte Methionin abfiltriert. Die Ausbeute an kristallisiertem Methionin betrug nur 73 °/o des theoretischen Wertes und entsprach je 7,45 g Methionin aus je ioo cm3 des Hydrolysats.
  • Beispiel 2 Ein wäßriges, 0,374 Grammol Natriumsalz des dl-Alanins und daneben Natriumhydroxyd und -carbonat enthaltendes Hydrolysat wurde bei Raumtemperatur unter Rühren zu einem Gemisch aus 25o cm3 Wasser und g50 g der Säureform eines granulierten Kationenaustauschers der in Beispiel i verwendeten Art in solchen Mengen gegeben, daß das Reaktionsgemisch auf Pu 5 gebracht wurde. Dieses wurde dann filtriert und das Filtrat durch Eindampfen unter Vakuum bis in die Nähe des Sättigungspunktes konzentriert. Danach wurde Methanol zugegeben, bis die Ausfällung des Alanins beendet zu sein schien. Das auskristallisierte Alanin wurde abfiltriert. Die Ausbeute an kristallisiertem dl-Alanin betrug 28,5 g, d. h. 85,5 °/o der theoretischen Menge. In einem Vergleichsversuch wurde eine o,5 Grammol Natriumsalz des dl-Alanins enthaltende Menge des gleichen Hydrolysats unter Vakuum bis zu einem dicken Schlamm eingedampft. Aus diesem Schlamm wurde mittels Methanols das Natriumsalz des Alanins extrahiert, der Extrakt unter Ausfällen des dl-Alanins mittels Essigsäure angesäuert und der Niederschlag abfiltriert. Die Ausbeute an kristallisiertem dl-Alanin betrug nur 73 % des theoretischen Wertes. Beispiel 3 In gleicher Weise wie in Beispiel 2 wurden zwei Versuche mit einem das Natriumsalz der dl-a-Aminobuttersäure enthaltenden Hydrolysat durchgeführt. Bei Verwendung des Kationenaustauschers wurde eine Ausbeute an kristallisierter dl-a-Aminobuttersäure von 73,5 °/o des theoretischen Wertes, im anderen Versuch nur eine solche von 56,4 % des theoretischen Wertes erzielt. Beispiel q. Ein weiteres Versuchspaar, ähnlich dem in Beispiel e, wurde mit einem das Natriumsalz von dl-Valin enthaltenden Hydrolysat durchgeführt. Die Ausbeute an kristallisiertem dl-Valin betrug bei Verwendung des Kationenaustauschers 88,5 °/o, im anderen Falle nur 73,60/, des theoretischen Wertes. Beispiel 5 Ein alkalisches, etwa o,2 Grammol Natriumsalze des 1-Isoleucins und des d-Alloisoleucins enthaltendes Hydrolysat wurde mit so viel der Säureform eines dem in Beispiel i verwendeten ähnlichen Kationenaustauschers behandelt, daß sich der pH-Wert des Gemisches auf 7 einstellte. Das Gemisch wurde filtriert und das Filtrat unter Vakuum eingedampft bis zur Bildung eines wäßrigen, etwa 5o Gewichtsprozent Aminosäuren enthaltenden Schlammes. Der Schlamm wurde auf Raumtemperatur gekühlt, mit dem drei- bis vierfachen seines Volumens Methanol verdünnt und das kristalline Gemisch von 1-Isoleucin und d-Alloisoleucin abfiltriert. Es wurden 2o,6 g kristallisierter Aminosäuren gewonnen. Die Analyse ergab 45 Gewichtsprozent 1-Isoleucin, der Rest war in der Hauptsache d-Alloisoleucin. Beispiel 6 Ein Gemisch aus Zoo cm3 Wasser und 300 g der Säureform eines dem in Beispiel i verwendeten entsprechenden Kationenaustauschers wurde auf go bis g5° erhitzt und unter Rühren mit der wäßrigen Lösung des Natriumsalzes von Methionin (i Grammol dieses Salzes, i Grammol Natriumcarbonat und 0,5 Grammol Natronlauge im Liter enthaltend) versetzt, bis die mit dem Austauscher in Berührung stehende Lösung ein pH von 7,5 aufwies. Dann wurde der Austauscher filtriert und mit Zoo cm3 heißen Wassers ausgewaschen. Das Waschwasser wurde zum Filtrat gegeben. Die Filtrat-Waschwasser-Mischung wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und das dabei auskristallisierte Methionin abfiltriert. Der Austauscher wurde regeneriert, d. h. in seine Säureform zurückverwandelt, durch Behandeln mit verdünnter Salzsäure und Auswaschen mit Wasser. Die nach Abtrennen der Kristalle verbliebene Mutterlauge wurde durch ein Bett aus regeneriertem Austauscher geschickt und danach als wertlos verworfen. Der durch Absorption von Methionin aus der Mutterlauge zum Teil in ein Salz mit dem Methionin verwandelte Austauscher wurde nun wieder als Kationenaustauscher in einem Verfahrensschritt verwendet, der im übrigen dem ersten der vorangegangenen Verfahrensschritte entsprach. Beginnend mit diesem Schritt, d. h. der Wiederverwendung des Austauschers zur Behandlung einer weiteren Menge der alkalischen . Lösung des Natriumsalzes von Methionin, wurde die eben beschriebene Verfahrensschrittfolge ein zweites und ein drittes Mal wiederholt. Bei Verarbeitung der zweiten Charge wurden i9 g kristallisiertes Methionin aus 130 cm3 und bei der dritten 20,4 g aus 138 cm3 der Ausgangslösung gewonnen. Die Ausbeute an kristallisiertem Methionin betrug somit 98 bzw. 9g °/a, bezogen auf die in der jeweils verwendeten Menge Ausgangslösung enthaltene Menge.
  • Eine weitere Menge der gleichen wäBrig-alkalischen Lösung des Natriumsalzes vonMethionin wurde mittels Salzsäure neutralisiert, um das Methionin auszufällen, das dann abfiltriert wurde. In diesem Falle wurden nur 8o,5 °/o des im Natriumsalz der Ausgangslösung enthaltenen Methionins in kristallisierter Form gewonnen.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung aliphatischer a-Aninomonocarbonsäuren aus wäBrig-alkalischen Lösungen ihrer Salze, dadurch gekennzeichnet, daB die Lösung mit einem in seiner Säureform oder in der Form seines Aminosäuresalzes befindlichen Kationenaustauscher in solchen Mengen vermischt wird, daB sich das p$ der Lösung auf einen Wert zwischen 4,5 und 8,5, vorzugsweise zwischen 7 und 8 einstellt, der Kationenaustauscher von der behandelten Lösung abgetrennt und die Aminosäure aus der Lösung auskristallisiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daB die Gewinnung der Aminosäure kontinuierlich durchgeführt wird, wobei der Kationenaustauscher durch Behandlung mit. einer wäBrigen Säurelösung in seine Säureform regeneriert wird, während die nach Auskristallisieren der Aminosäure verbliebene Mutterlauge mit dem regenerierten Kationenaustauscher vermischt wird, der danach zur Wiederverwendung in den ersten Verfahrensschritt zurückgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daB man als Aminosäure Valin oder Methionin verwendet.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daB man Aminosäuren verwendet, die eine Wasserlöslichkeit von weniger als 4 °/o bei 2o° und mindestens 5 °/o bei ioo° aufweisen, wobei die zu verarbeitende neutrale bis alkalische Lösung des Salzes der Aminosäure eine mindestens 4 % Aminosäure entsprechende Konzentration aufweist und so hoch erhitzt wird, daß die bei der folgenden Behandlung mit der Säureform des Kationenaustauschers in Freiheit gesetzte Aminosäure in Lösung bleibt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Aminosäuren verwendet, die eine Wasserlöslichkeit von mehr als 40/, bei 2o° aufweisen, wobei die zu verarbeitende alkalische Lösung des Salzes der Aminosäure eine solche Konzentration aufweist; daB die bei der folgenden Behandlung der Lösung mit der Säureform des Kationenaustauschers in Freiheit gesetzte Aminosäure in Lösung bleibt, aus der sie dann mit einer organischen, mit Wasser mischbaren, die Aminosäure praktisch nicht lösenden Flüssigkeit gefällt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daB man als Aminosäure Alanin, ein Gemisch von 1-Isoleucin und d-Alloisoleucin oder a-Äminobuttersäure verwendet.
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