ES2272240T3 - Procedimiento de preparacion de diversos suplementos alimenticios con l-lisina. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para reducir la degradación y/o solidificación de la L-lisina en un caldo de fermentación de L-lisina, en el que se añade la lisina base libre al caldo de fermentación de la L-lisina.
Description
Procedimiento de preparación de diversos
suplementos alimenticios con L-lisina.
La invención se refiere a los procedimientos
para reducir la degradación y o solidificación de la
L-lisina en un caldo de fermentación de la
L-lisina añadiendo L-lisina base
libre al caldo de fermentación de la L-lisina, y,
de manera más particular, añadiendo lisina base libre de pH elevado
de alta pureza. De manera adicional, la invención se refiere al uso
de L-lisina base libre para reducir la degradación
y/o solidificación de la L-lisina en un caldo de
fermentación de la L-lisina, y de manera más
particular, usando lisina base libre con pH elevado de alta
pureza.
Se describen en los Documentos US - 5.990.350,
US - 6.017.555 y EP-A - 0.923.878 los procedimientos
multietapas para la producción de L-lisina.
Aunque esta memoria concreta se refiere a la
producción multietapas de L-lisina, se deberá
entender que se puede llevar a cabo la invención para la producción
de muchos aminoácidos. Por lo tanto, la invención no se limita de
manera necesaria a la producción de L-lisina, per
se.
La lisina es un aminoácido usado de manera
extensa en la industria de la alimentación animal, la forma
principal de la cual es la L-lisina HCl
(monoclorhidrato de L-lisina). Durante mucho tiempo,
se ha producido una forma sólida de L-lisina HCl
mediante un procedimiento multietapas de fermentación, purificación,
cristalización y secado. Tras la fermentación, se puede hacer que
el caldo resultante quede libre de células mediante filtración o
centrifugación. Después que el caldo está libre de células, se puede
recuperar la lisina a partir del caldo de fermentación mediante una
etapa de intercambio iónico que produce un líquido que es
sustancialmente lisina base libre, A continuación se puede
concentrar esta solución mediante evaporación.
Se añade normalmente ácido clorhídrico a la
lisina base libre concentrada para formar la
L-lisina HCl. Esta solución de
L-lisina HCl concentrada se cristaliza para producir
un producto en forma de dihidrato de L-lisina HCl
(L-lisina HCl:2H_{2}O. Este sólido cristalizado se
secó después de eso para tener menos de un uno por ciento de
humedad.
Este producto seco convencional puede tener
defectos. Por ejemplo, es pulverulento. Durante la manipulación del
producto, el polvo da como resultado una pérdida de material
estimable, y algunas veces produce una formulación incompleta.
También, las condiciones humanas de trabajo se hacen menos
saludables y más difíciles como resultado del polvo aportado por la
L-lisina HCl. Algunas veces el producto desarrolla
terrones durante el almacenamiento que son difíciles de romper en
el momento del uso final. De manera adicional, el uso extenso de un
intercambio iónico vuelve este proceso caro.
El secado por pulverizado directo de un caldo de
fermentación de la L-lisina evita las etapas de
purificación extensa asociadas con el procedimiento de clorhidrato
de L-lisina, en concreto, el uso de un intercambio
iónico caro. Sin embargo, es difícil conseguir una concentración de
L-lisina consistente en el producto final seco
debido a que la concentración de L-lisina en un
caldo de concentración puede variar de manera considerable.
También, el producto seco puede ser polvoriento y difícil de
usar.
La Patente de los Estados Unidos 5.431.933
describe un procedimiento para la producción de un suplemento
alimenticio de aminoácidos que "contiene aún la mayor parte del
contenido de sólidos del caldo de fermentación". Es muy difícil
de conseguir la producción de un caldo de fermentación a escala
industrial con un 40 a 50 por ciento de contenido de
L-lisina desde un punto de vista operacional. Son
demasiado comunes los fermentadores que funcionan mal, la
contaminación, los fallos de alimentación, y el error del operador y
conducen probablemente a la fermentación del material que es
inferior a aproximadamente un 40 por ciento de
L-lisina. Esta dificultad se compone de las
impurezas asociadas con los componentes del medio, muchos de los
cuales son materiales no refinados y varían de lote a lote en el
contenido de sólidos y el valor del nutriente. Para evitar la
varianza en el medio, la fermentación queda restringida a un solo
medio específico y caro. Estas consideraciones pueden conducir a un
incremento en las entradas operacionales que son necesarias para
fabricar un producto con un 40 a 50 por ciento de
L-lisina, llevando a unos costes de fabricación tan
elevados que pueden ser prohibitivos.
Se describe en la patente de los Estados Unidos
5.622.710 un procedimiento por el cual se forma un producto
alimenticio animal granular no pulverulento. En primer lugar, el
caldo de fermentación se seca por pulverizado para producir
partículas que pueden incluir biomasa. En la segunda etapa, las
partículas se convierten en un granulado comprimido por medio de un
equipo de mezclado por cizalladura muy costoso.
La Solicitud Europea con Número 91460051.5
describe un procedimiento para fabricar un granulado de
L-lisina libre de polvo, de flujo libre, el
producto granular de L-lisina HCl a partir de una
solución o suspensión líquida mediante un procedimiento de
granulación por pulverizado. En una forma de realización de la
invención, se intercambian de forma iónica los elementos de un
caldo de fermentación que contiene L-lisina para
producir una suspensión de L-lisina más pura. Se
añade a continuación ácido clorhídrico a la solución de
L-lisina más pura para fabricar la
L-lisina HCl, que se pulveriza a continuación sobre
un lecho de secado agitado de particulados de
L-lisina. A continuación se recuperan las partículas
de L-lisina una vez que alcanzan un tamaño
predeterminado.
La Publicación Internacional con Número
WO/95/23129 describe la producción de una sal no estequiométrica de
L-lisina en forma granular. Esta publicación muestra
la producción de sales no estequiométricas de
L-lisina en las que es se puede ajustar la cantidad
de contenido de L-lisina en el producto final.
Aunque se reducen los requerimientos de ácido clorhídrico, se
recurre a otros materiales tales como hidróxido de calcio, ácido
sulfúrico o ácido fosfórico. De manera adicional, el caldo de
fermentación que contiene la L-lisina se intercambia
de forma iónica de manera extensiva.
La Patente de los Estados Unidos 3.089.824
describe el uso de un lecho fluidizado para la fabricación de
comprimidos comprimidos para uso médico. El procedimiento comprende
(1) formar una suspensión de partículas en el aire, (2) permitir el
crecimiento de las partículas con el material granulado, y (3)
recubrir los gránulos resultantes con un lubricante. En un aspecto
de esta invención, el material granulante se atomiza y pulveriza en
la corriente de aire de un lecho fluidizado de partículas inertes
tales como sacarosa. Las partículas inertes actúan como núcleo en
el proceso de granulación. Los gránulos resultantes se recubren con
un lubricante.
La Patente de los Estados Unidos 5.990.350
describe un procedimiento extremadamente útil para fabricar un
producto de L-lisina granular sustancialmente no
polvoriento en el que se controla la concentración de
L-lisina en el producto final mediante la adición
de material que contiene L-lisina, que se añade
antes de la etapa de aglomeración (es decir, la etapa de
granulación por pulverizado. Hay ocasiones en las que es deseable un
suplemento alimenticio de L-lisina no granular con
una cantidad ajustable de pureza de la L-lisina por
motivos económicos.
Todo lo útiles que son los procedimientos
anteriores, incluyen una etapa de ultrafiltración para conseguir un
caldo de L-lisina sustancialmente libre de células y
un caldo de L-lisina rico en células en forma de un
permeato y un retentado de manera respectiva. En el caso de la
Patente de los Estados Unidos Nº 6.017.555, se dejó como residuo el
caldo de L-lisina rico en células. La etapa de
ultrafiltración aumenta considerablemente los costes de
inmovilizado.
Se debe tener cuidado tanto en el uso como en la
eliminación adecuada del caldo de L-lisina rico en
células. El caldo de L-lisina rico en células se
trata frecuentemente como un subproducto, y requiere depuración
primaria y secundaria de las aguas residuales. Si se elimina el
caldo de L-lisina rico en células como agua residual
sin tratar, esta puede tener un impacto perjudicial sobre el medio
ambiente.
Existen dos problemas principales y varios
secundarios que pueden aparecer durante la producción de
L-lisina. En primer lugar, el producto de
L-lisina líquido puede experimentar degradación y
solidificación. La degradación se produce a menudo por un efecto
sobre la acción microbiana que suele aparecer por cambios en el pH o
por cambios en la presión osmótica.
Se pueden aliviar estos problemas mezclando una
solución de lisina base de libre de alta pureza y pH elevado con
las corrientes líquidas de L-lisina tomadas a partir
de la línea de producción multietapas. Esta mezcla que contiene una
lisina base libre estabiliza el pH y la presión osmótica, lo que
evita la cristalización de las sales de lisina, asegurando de esta
manera la retención de la lisina en forma líquida. Como
consecuencia, la acción microbiana queda bastante bien protegida de
los cambios.
Entre los problemas secundarios de la producción
de lisina está la necesidad de conseguir una variedad de productos
que se puedan fabricar a medida fácilmente para ajustarse a las
especificaciones de un cliente individual. Por ejemplo, entre otras
cosas, el cliente puede solicitar líquidos que tengan un porcentaje
específico de lisina. Igualmente, algunos clientes pueden preferir
la lisina en forma seca mientras que otros clientes la prefieren en
forma líquida. Por lo tanto, es deseable proporcionar una línea de
producción que se pueda ajustar fácilmente al cumplimiento de las
especificaciones específicas de los clientes individuales. Otro de
estos problemas es que la mayor parte de los procedimientos
descritos más arriba producen la L-lisina en forma
de un polvo, mientras que muchos clientes quieren tener su lisina
en forma líquida
De acuerdo con esto, un objeto de esta invención
es proporcionar un procedimiento más flexible para producir un
producto de L-lisina en el que se pueda controlar la
concentración de L-lisina en el producto final.
Otro objeto es proporcionar un procedimiento
para reducir la degradación y o solidificación de la
L-lisina en un caldo de fermentación de la
L-lisina. Estando de acuerdo con un aspecto de la
invención, estos y otros problemas se resuelven y se llevan a cabo
los objetivos añadiendo lisina base libre al caldo de fermentación
de la L-lisina, y de manera más particular,
añadiendo lisina base libre con pH elevado y de elevada pureza.
Otro objeto es proporcionar un uso de la lisina base libre para
reducir la degradación y/o solidificación de la
L-lisina en un caldo de fermentación de la
L-lisina. Estando de acuerdo con un aspecto de la
invención, se resuelven estos problemas y se llevan a cabo los
objetivos usando lisina base libre, y de manera más particular,
lisina base libre con pH elevado y elevada pureza.
Las características anteriormente mencionadas y
otras de esta invención, y la manera de obtenerlas llegarán a ser
más evidentes, y se comprenderá mejor la propia invención por
referencia a la siguiente descripción de la invención, tomada en
conjunto con los dibujos que la acompañan, en los que:
La Fig. 1 es un diagrama de flujo que muestra
las principales etapas de un procedimiento multietapas para
producir una L-lisina granular de flujo libre,
sustancialmente libre de polvo, y que muestra diversos puntos en
los que se puede extraer la L-lisina parcialmente
procesada con el fin de producir una especificación ajustada a
medida;
La Fig. 2 es un diagrama de flujo, que muestra
las etapas principales en un procedimiento para producir un
suplemento alimenticio de L-lisina en el que la
etapa de ultrafiltración es opcional y se excluye la etapa de
eliminación del agua.
La Fig. 2A es un diagrama de flujo, que muestra
las etapas principales de un procedimiento para producir un
suplemento alimenticio de L-lisina en el que se
emplean una variedad de medios de secado;
La Fig. 3 es un diagrama de flujo, que muestra
las etapas principales en un procedimiento para producir un
suplemento alimenticio de L-lisina en el que hay dos
puntos de entrada para un material que contiene
L-lisina;
La Fig. 3A es un diagrama de flujo, que muestra
las etapas principales de un procedimiento para producir un
suplemento alimenticio de L-lisina en el que se
puede reciclar un caldo concentrado rico en células para la adición
de más material que contiene L-lisina;
La Fig: 4 es un diagrama de flujo, que muestra
las etapa principales en un procedimiento para producir un
suplemento alimenticio de L-lisina en el que se
añade un material que contiene L-lisina a un caldo
de fermentación de la L-lisina;
La Fig. 5 es un diagrama de flujo, que muestra
las etapas principales de un procedimiento para producir un
suplemento alimenticio de L-lisina en el que se
añade el material que contiene L-lisina a un caldo
concentrado de L-lisina; y
La Fig. 6 es un diagrama de flujo que muestra
las alternativas para explicar cómo se pueden adaptar los diversos
sistemas tales como la Fig. 1 para llevar a cabo la invención.
La Patente de los Estados Unidos 5.990.350
describe las etapas principales de un procedimiento para producir
L-lisina granular de flujo libre, sustancialmente
libre de polvo (Fig. 1) con una cantidad ajustable de pureza de
L-lisina comprendida en un intervalo entre
aproximadamente un 35% y un 80% en peso de L-lisina,
medida en forma de porcentaje de base libre por kg. Estas etapas
comprenden: (a) la ultrafiltración de un caldo de fermentación de
la L-lisina para proporcionar un permeato de
L-lisina sustancialmente libre de células 28; (b)
eliminar el agua del permeato de L-lisina de la
etapa (a) para proporcionar un caldo concentrado de
L-lisina sustancialmente libre de células 40; (c)
añadir un material que contiene L-lisina al caldo de
L-lisina de la etapa (b) para proporcionar un caldo
de L-lisina enriquecido sustancialmente libre de
células (SCFELB 54); y (d) aglomerar el caldo de
L-lisina de la etapa (c) para proporcionar un
suplemento alimenticio en forma de de un producto de
L-lisina granular, de flujo libre, sustancialmente
libre de polvo en 96.
Para llevar a cabo la invención se pueden
seleccionar líquidos procesados de manera parcial procedentes de
diversos puntos A-G tras seleccionar unas de las
principales etapas en el procedimiento de fabricación multietapas
de la Fig. 1. Cuando las cantidades correctas de dichos líquidos
procesados de manera parcial se seleccionan y se extraen desde uno
o más de estos puntos, se pueden satisfacer de manera razonablemente
anticipada la mayor parte de las especificaciones del cliente.
Como es evidente a partir de un estudio de la
Fig. 1, las soluciones A y E se extraen de manera directa de la
etapa de fermentación inicial, las soluciones B y F se extraen
después que se ha ultrafiltrado el caldo fermentado. Se extraen las
soluciones C, D, y G a partir del caldo de L-lisina
enriquecido sustancialmente libre de células que se añade para
conducir la corriente de alimentación a un nivel deseado. Se pueden
hacer selecciones similares a partir de cualquiera de los
procedimientos multietapas descritos en el presente documento.
Las etapas principales del procedimiento (Fig.
2) descrito en el presente documento producen un suplemento
alimenticio de L-lisina con una pureza de
L-lisina final en el intervalo teóricamente
aproximado comprendido entre un 35% y un 80% en peso medido en
forma de porcentaje de base libre por kg, y de manera más preferible
comprendido entre aproximadamente un 50% y un 80% de
L-lisina. El procedimiento en el que se puede
sustituir la etapa de ultrafiltración con una etapa de
centrifugación y se excluye la etapa de eliminación del agua
comprende: (a) separar, mediante cualquier medio adecuado tal como
la centrifugación, un caldo de fermentación de la
L-lisina en dos fracciones: un caldo de
L-lisina rico en células (CRLB 32) y un caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células (SCFLB
28); (b) añadir un material que contiene L-lisina en
48 al caldo de L-lisina de la etapa (a) en un
tanque de mezcla 52 para proporcionar un caldo de
L-lisina enriquecido sustancialmente libre de
células (SCFELB), el material añadido es una cantidad que conduce a
un suplemento alimenticio de L-lisina final con una
pureza de L-lisina que está en el intervalo
comprendido entre aproximadamente un 35% y un 80 % de
L-lisina, medido en forma de porcentaje de base
libre por kg; (c) aglomerar el caldo de L-lisina de
la etapa (b) usando un granulador por pulverización 60 para
proporcionar las partículas de L-lisina; y (d)
tamizar las partículas de la etapa (c) para proporcional el
suplemento alimenticio de L-lisina 96.
De manera alternativa, se puede secar por
pulverizado (62 en la Fig. 2A) el caldo de L-lisina
enriquecido sustancialmente libre de células de la etapa (ii) para
proporcionar un suplemento alimenticio de L-lisina
96. Se puede producir también un suplemento alimenticio de
L-lisina 96 mediante secado en túnel, secado en
tambor, secado por rotación o secado en bandeja del caldo de
L-lisina enriquecido sustancialmente libre de
células (62 en la Fig. 2A). Si se emplean un secado en túnel, un
secado en tambor, un secado por rotación o un secado en bandeja, se
elimina de manera preferible el exceso de agua (63 en la Fig 2A), y
se elimina de manera preferible mediante evaporación.
Las etapas principales de un aspecto del
procedimiento de la Fig. 3 descritas en el presente documento
producen un suplemento alimenticio de L-lisina con
una pureza de L-lisina final en el intervalo
comprendido teóricamente entre aproximadamente un 35% y un 80%,
medido en forma de porcentaje de base libre por kg, y de manera más
preferible comprendido entre aproximadamente un 50% y un 80% de
L-lisina. Las etapas principales comprenden: (a) un
caldo de fermentación de la L-lisina separado en dos
fracciones para producir un caldo de L-lisina
sustancialmente libre de células (CSFLB 28) y un caldo de
L-lisina rico en células (CRLB 32); (b) ajustar la
pureza de la L-lisina del caldo de
L-lisina rico en células de la etapa (a) para
proporcionar un caldo enriquecido rico en células en un tanque de
mezcla 52; (c) eliminar el agua del caldo enriquecido rico en
células de la etapa (b) para producir un caldo concentrado rico en
células 36; y (d) bien secar el caldo concentrado rico en células
de la etapa (c) para proporcionar un suplemento alimenticio de
L-lisina (96), o bien mezclar el caldo concentrado
rico en células de la etapa (c) con más material que contiene
L-lisina en 104 y a continuación secar para
proporcionar un suplemento alimenticio de L-lisina
en 96. El caldo concentrado rico en células se puede mezclar con
más material que contiene L-lisina de forma
discontinua o semi discontinua como se representa en la Fig 3A.
Las principales etapas en otro procedimiento más
(Fig. 4) para producir un suplemento alimenticio de
L-lisina con una cantidad ajustable de pureza de la
L-lisina comprenden: (a) ajustar la pureza de la
L-lisina de un caldo de fermentación de la
L-lisina para proporcionar un caldo de fermentación
de L-lisina enriquecido; y (b) convertir el caldo
de la fermentación de L-lisina enriquecido de la
etapa (a) en un suplemento alimenticio de L-lisina
mediante granulación por pulverizado, secado por pulverizado, secado
en túnel, secado en bandeja, secado por rotación o secado en
tambor.
Las etapas principales en otro procedimiento más
(Fig. 5) para producir un suplemento alimenticio de
L-lisina de una manera similar a la descrita en la
Fig. 4 con la etapa opcional de eliminación de agua, de manera
preferible mediante evaporación, a partir del caldo de fermentación
de la L-lisina en 36 con el fin de proporcionar un
caldo concentrado de L-lisina con entre
aproximadamente un 30% y un 70% de sólidos en peso. Se añade un
material que contiene L-lisina al caldo concentrado
de L-lisina en 48 para proporcionar un caldo
enriquecido de la fermentación de L-lisina. El
caldo enriquecido de la fermentación de L-lisina
puede ser granulado mediante pulverizado en 60; secado por
pulverizado en 61; y secado por pulverizado, granulado por
pulverizado, secado en túnel, secado en bandeja o secado en tambor
en 62 para proporcionar un suplemento alimenticio de
L-lisina con una pureza final de
L-lisina en el intervalo teóricamente entre
aproximadamente 35% y 80% en peso de L-lisina,
medido en forma de porcentaje de base libre por kg, y de manera más
preferible entre aproximadamente un 50% y un 80% en peso de
L-lisina.
Por conveniencia de expresión, el término
"secador" se usará a partir de ahora para describir cualquier
medio de secado adecuado tal como un secador por pulverizado,
secador de tambor, secador de túnel, secador rotatorio, secador de
bandeja y granulador por pulverizado. De manera adicional, el
término "granulador por pulverizado" se usará a partir de
ahora en el presente documento para describir un "lecho fluidizado
de particulados".
Los términos "granulación por pulverizado",
"etapa de granulación por pulverizado", y "aglomeración"
se contemplarán a partir de ahora como términos equivalentes.
Los términos "retentato" y "caldo de
L-lisina rico en células" se contemplarán a
partir de ahora como términos equivalentes.
El término "separación" se usará a partir
de ahora para describir la separación de un caldo de fermentación
de la L-lisina en dos fracciones: un caldo de
L-lisina rico en células y un caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células. Se puede
usar cualquier medio de separación o medios de separación adecuado.
Se puede conseguir la separación por medio de de filtración (por
ejemplo, ultra- y o microfiltración), y procedimientos mecánicos
tales como centrifugación y decantación.
El término "ultrafiltración" se usará a
partir de ahora para describir el uso de un ultrafiltro para filtrar
células procedentes de un caldo de fermentación de
L-lisina para proporcionar un caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células y un
caldo de L-lisina libre de células. El ultrafiltro
usado para eliminar las células tiene un corte de pesos moleculares
comprendido entre aproximadamente 10.000 Dalton y 500.000 Dalton, de
manera preferible de aproximadamente 500.000 Dalton.
Los términos "evaporación" y
"evaporado" se usarán a partir de ahora para describir la
eliminación de agua mediante evaporación, que se lleva a cabo en el
intervalo de temperatura aproximada de entre 140º F (60ºC) y 214º F
(101,11ºC), de manera preferible entre 145º F (62,77ºC) y 155º F
(68,33ºC), con una presión entre 2,9 psia (2,00 x 10^{4}
N/m^{2}) y 11 psia (7,58 x 10^{4} N/m^{2}) (vacío), de manera
preferible 2,9 psia a 4 psia (2,76 x 10^{4} N/m^{2}).
Los términos "material que contiene
L-lisina" y "L-lisina que
contiene el material" se contemplarán a partir de ahora como
términos equivalentes.
Los términos "sulfato de
L-lisina" "H_{2}SO_{4}
L-lisina" se contemplarán a partir de ahora como
términos equivalentes.
Los términos "clorhidrato de
L-lisina" y "HCl L-lisina"
se contemplarán a partir de ahora como términos equivalentes.
Los términos "L-lisina base
libre neutralizada", "L-lisina
neutralizada", "base libre" y lisina neutralizada se
contemplarán a partir de ahora como términos equivalentes.
Los términos "forma de
L-lisina base libre" y
"L-lisina base libre" se contemplarán a partir
de ahora como términos equivalentes.
El término "L-lisina base
libre neutralizada" se usará a partir de ahora para describir un
material que contiene una L-lisina base libre que
se ha neutralizado usando contraiones tales como Cl^{-} y
SO_{4}^{=}. La L-lisina base libre neutralizada
se obtiene haciendo reaccionar al menos una cantidad estequiométrica
de un ácido tal como ácido clorhídrico (HCl) o ácido sulfúrico
(H_{2}SO_{4}) con L-lisina base libre.
El término "material que contiene
L-lisina" se usará a partir de ahora para
describir al menos un material adecuado que contiene
L-lisina usado sólo o en combinación con al menos
otro material adecuado que contiene L-lisina. Los
ejemplos de materiales adecuados que contienen
L-lisina son clorhidrato de
L-lisina, sulfato de L-lisina, y
L-lisina neutralizada.
El término "suplemento alimenticio final de
L-lisina" se usará a partir de ahora para
describir un suplemento de producto final con una pureza de
L-lisina dentro de un intervalo de entre
aproximadamente 35% y 80% de L-lisina, medido en
forma de porcentaje de base libre por kg. De manera adicional, el
término "suplemento alimenticio final de
L-lisina" se entenderá a partir de ahora que
significa un producto final en el que la L-lisina
en el producto final está presente en su forma neutralizada.
Aunque un aspecto de esta invención es el
cosechado y procesamiento de la base de L-lisina a
partir del caldo de fermentación, pueden variar la composición y
naturaleza del medio de fermentación. Por ejemplo, se puede usar
cualquier organismo adecuado productor elevado de
L-lisina que forme parte de los géneros
Corynebacterium o Brevibacterium para inocular el medio de
fermentación. Antes del inóculo con la bacteria que produce
L-lisina, el medio de fermentación puede tener la
siguiente composición:
| Material | Cantidad (g/l) |
| Hidrolizado de soja | 20,0 |
| Sulfato de amonio | 20,0 |
| Urea | 3,0 |
| Fosfato monopotásico | 1,0 |
| Sulfato heptahidrato de magnesio | 0,5 |
| Sulfato de manganeso | 0,02 |
| Biotina | 0,0001 |
| Clorhidrato de tiamina | 0,0001 |
| Glucosa | 30,0 |
Se ajustó y mantuvo el pH a aproximadamente 7,2
con hidróxido de amonio.
Se mantuvo la temperatura a aproximadamente
32ºC.
La alimentación es glucosa:
(NH_{4})_{2}SO_{4} con la concentración de glucosa
mantenida a aproximadamente 10 g/l.
Se puede inocular el medio de fermentación en el
recipiente de fermentación usando prácticas microbiológicas
estándar que son conocidas por aquellas personas expertas en la
técnica de microbiología. Deberá equiparse el recipiente de
fermentación con un agitador, un sistema de ventilación, y un
dispositivo de control de la temperatura para mantener la
fermentación a aproximadamente 30ºC y de manera preferible a
aproximadamente 32ºC. La fermentación se lleva a cabo hasta que la
concentración base de L-lisina es aproximadamente de
92 g/l (gramos por litro) y los sólidos secos totales son
aproximadamente 218 g/l. Deberán observarse técnicas asépticas en
todo el procedimiento de fermentación para evitar la contaminación
del caldo de fermentación con organismos no productores de
L-lisina.
L-lisina.
Para estar de acuerdo con una primera forma de
realización que se describe en la solicitud padre copendiente, (en
la actualidad Patente de los Estados Unidos 5.990.350) (Fig. 1), el
procedimiento produce un suplemento alimenticio de
L-lisina en forma de una L-lisina
granular de flujo libre, sustancialmente libre de polvo, a partir
del caldo de fermentación.
(i) Se separó un caldo de fermentación que
contiene L-lisina en el fermentador 20 en dos
fracciones mediante un medio de ultrafiltración en 24 para eliminar
las células con el fin de producir un caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células (se
muestra en 28 como "Permeato" sobre la figura adjunta). El
caldo de L-lisina rico en células (tratado aquí
como residuo del retentato) se elimina por drenaje en 32.
(ii) Se evaporó el caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células para
eliminar el agua en 36 para producir un caldo de
L-lisina concentrado sustancialmente libre de
células 28. De manera preferible, el caldo de
L-lisina concentrado sustancialmente libre de
células (se muestra como concentrado en 40) tiene entre
aproximadamente un 30% y un 70% de sólidos en peso. El agua
residual se drena en 44.
(iii) Se ajustó la pureza de la
L-lisina del caldo concentrado de
L-lisina sustancialmente libre de células en un
tanque de mezcla 52. Se hace el ajuste añadiendo un material que
contiene L-lisina en 48 a un tanque de mezcla 52
para proporcionar un caldo de L-lisina
sustancialmente libre de células enriquecido SCFELB en 54. Se añade
el material que contiene L-lisina en una cantidad
que conduce a un suplemento alimenticio de L-lisina
con una pureza en L-lisina que está teóricamente en
el intervalo entre aproximadamente un 35% y un 80% en peso de
L-lisina, medida en forma de porcentaje de base
libre por kg, y de manera más preferible entre aproximadamente un
50% y un 80% en peso de L-lisina.
(iv) El caldo de L-lisina
sustancialmente libre de células enriquecido se atomiza mediante una
boquilla 56 para proporcionar un pulverizado atomizado de caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células
enriquecido para fabricar un lecho percolador de particulados de
L-lisina en un granulador por pulverizado 60. Los
particulados de L-lisina tienen un tamaño de
partícula de menos de aproximadamente 177 micrómetros (es decir,
partículas que pueden pasar a través de un tamiz de malla 80) y de
manera preferible en el intervalo de tamaño de aproximadamente 100
micrómetros y 177 micrómetros. El lecho del granulador por
pulverizado es de manera preferible un lecho fluidizado de
particulados de L-lisina y se opera a una
temperatura entre aproximadamente 30ºC y 100ºC.
(v) Se ajustó la posición de la boquilla 56
hasta que está justo por encima del lecho fluidizado de los
particulados de L-lisina.
(vi) Se pulverizó el caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células
enriquecido sobre el lecho fluidizado de particulados de
L-lisina para iniciar el procedimiento de
aglomeración.
(vii) Se dejó continuar el procedimiento de
aglomeración para producir el producto de L-lisina
granular, de flujo libre, sustancialmente libre de polvo en el
intervalo de tamaño entre aproximadamente 177 micrómetros y 1190
micrómetros, y de manera preferible en el intervalo de tamaño de
entre aproximadamente 177 micrómetros y 420 micrómetros.
(viii) Se retiró el producto del granulador por
pulverizado en 60, con el agua residual que fluye en 68 en forma de
vapor de agua en la salida del secador.
(ix) A continuación se seleccionó el producto
resultante 64 y se clasificó por tamaño en un tamiz 72 (de manera
preferible de malla 80)
(x) Los gránulos en 76 que son demasiado grandes
(por ejemplo, en el intervalo de tamaño mayor de aproximadamente
1190 micrómetros) se trituran en una trituradora en 80 hasta un
tamaño de partícula más pequeño (por ejemplo, en el intervalo de
tamaño de menos de aproximadamente 177 micrómetros) y se combinaron
con material que era demasiado pequeño 84 (por ejemplo en el
intervalo de tamaño de menos de aproximadamente 177 micrómetros)
para producir particulados de L-lisina recirculados
(se muestran en 88 como "Recarga" en la Fig. 1) y se
devolvieron al granulador por pulverizado 60 como material de
partida para que actúe como semillas del procedimiento de
aglomeración.
(xi) El producto de L-lisina
granular, de flujo libre, sustancialmente libre de polvo,
comprendido en el intervalo de tamaños de aproximadamente 177
micrómetros a 1190 micrómetros (se muestra en 92 como "partículas
de 177-1190 micrómetros") pasa a través del
procedimiento de tamizado y es aceptable como producto final en 96.
Sin embargo, el intervalo preferido es de aproximadamente 177
micrómetros a 420 micrómetros, que se empaqueta mejor y reduce
costes de transporte.
La concentración de L-lisina
preferida en la corriente de alimentación de partida del caldo de
fermentación de la L-lisina es aproximadamente de
90 g/l de L-lisina, medida en forma de porcentaje de
base libre por kg. Sin embargo, la concentración de
L-lisina puede variar entre una fermentación y la
siguiente. Por tanto, el uso de un caldo de fermentación que
contiene aproximadamente 90 g/l de L-lisina
significa que son aceptables otras concentraciones adecuadas de
L-lisina en el caldo de fermentación. Sin embargo,
la concentración de L-lisina en el caldo de
fermentación no deberá estar por debajo de aproximadamente 30 g/l.
tal como se describe en la etapa (iii) anterior, se puede conseguir
la concentración final deseada de L-lisina añadiendo
un material que contiene L-lisina.
Aunque se prefiere el procedimiento de
ultrafiltración para obtener el caldo de L-lisina
sustancialmente libre de células, esto no significa que no se
puedan usar otros procedimientos. Podrían eliminarse también las
células mediante técnicas de separación mecánica, tales como la
centrifugación. Otros procedimientos adecuados incluyen la
microfiltración y la decantación.
Se puede efectuar la eliminación de células del
caldo de fermentación que contiene L-lisina mediante
diversos procedimientos. Por ejemplo, se puede dividir el caldo de
fermentación 20 igualmente y aproximadamente el 50% centrifugado y
el 50% restante ultrafiltrado con las salidas de ambos
procedimientos de eliminación de células combinadas para producir
un caldo de L-lisina sustancialmente libre de
células. Esta flexibilidad mejorará la práctica de la invención en
un escenario industrial.
La presente invención prevee la adición de
material que contiene L-lisina al caldo concentrado
de L-lisina sustancialmente libre de células en un
tanque de mezcla 52.
La experiencia ha demostrado que existe una
relación entre el tamaño del orificio de la boquilla 56, el caudal,
y la presión manométrica. Aunque el tamaño de boquilla preferido es
de 0,0615''(156 mm), se pueden usar también otras diversas
boquillas para suministrar el pulverizado, de manera particular, los
diseños de boquilla suministrados por Spraying Systems Co., PO Box
7900, Wheaton, IL 60189-7900, USA (tel:
630-665-5000) trabajan bien para
producir un pulverizado fino. Se puede adquirir el granulador por
pulverizado de Glatt Air Techniques, 20 Spear Road, Ramsey, 20
Spear Road, Ramsey, NJ 07446-1288, USA (tel:
201-825-8700).
La experiencia sugiere también que la
fabricación de gránulos de L-lisina a escala
comercial requerirá diversas boquillas para atomizar y pulverizar
el caldo enriquecido de L-lisina sobre un lecho
proporcionalmente más grande de partículas percolantes de
L-lisina.
El lecho percolador de partículas deberá
comprender partículas de L-lisina de tamaño
suficientemente pequeño para funcionar como semillas para el
procedimiento de aglomeración. Es preferible que los particulados de
L-lisina tengan menos de aproximadamente 177
micrómetros de tamaño y de manera preferible entre aproximadamente
100 micrómetros y 177 micrómetros.
En el procedimiento de aglomeración, las
partículas de semillas crecen de manera simultánea en tamaño, y se
secan a medida que se esparcen con el permeato enriquecido de
L-lisina. El procedimiento de aglomeración se ayuda
de ligantes, que están presentes de manera inherente en el caldo
enriquecido de L-lisina, a saber: caldo de
fermentación de la L-lisina, clorhidrato de
L-lisina, sulfato de L-lisina y
agua. Un ligante se define como una sustancia que proporciona el
componente pegajoso que permite a las semillas en el procedimiento
de aglomeración aumentar en tamaño.
No es crítica la fuente de particulados de
L-lisina usados para producir y sembrar el lecho
fluidizado de L-lisina en el granulador por
pulverizado aunque la fuente preferida se obtiene bien de atomizar
el caldo de L-lisina sustancialmente libre de
células enriquecido tal como se ha descrito en la etapa (iv)
anterior o de los particulados recirculados de
L-lisina tal como se ha descrito en la etapa (x)
anterior, y que se muestran en 88 en la Fig. 1.
De manera alternativa, se puede producir el
lecho fluidizado de particulados de L-lisina
mediante atomización o secado por pulverizado; el caldo de
fermentación que contiene L-lisina, el caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células, y el
caldo concentrado de L-lisina sustancialmente libre
de células o cualquier mezcla de estos para producir un polvo seco
de particulados de L-lisina. Otro ejemplo de una
fuente adecuada de particulados de L-lisina sería
el polvo de clorhidrato de L-lisina purificado en
seco y el sulfato de L-lisina que se ha secado como
un polvo. Se puede tamizar la fuente de partículas de
L-lisina para eliminar los terrones y clasificar
las partículas menores de aproximadamente 177 micrómetros/de manera
preferible en el intervalo de tamaño entre aproximadamente 100
micrómetros y 177 micrómetros).
La experiencia ha demostrado que el
procedimiento de aglomeración llega a ser semi sostenido usando las
partículas recirculadas en 88 o bien un una base discontinua o semi
discontinua, prefiriéndose la discontinua.
En la Fig. 2 se muestra una segunda forma de
realización para producir un suplemento alimenticio de
L-lisina.
(i) Se separó un caldo de fermentación que
contiene L-lisina en un fermentador en 20 en dos
fracciones en 24 para producir un caldo de L-lisina
sustancialmente libre de células (SCFLB 28) y un caldo de
L-lisina rico en células CRLB 32). Se muestra como
E2 en la Fig. 2 el caldo de L-lisina rico en
células. Se puede usar en 24 cualquier medio adecuado para separar
el caldo de fermentación de aminoácidos, tal como ultrafiltración o
centrifugación.
(ii) Se ajustó la pureza de la
L-lisina del caldo de L-lisina
sustancialmente libre de células añadiendo una cantidad efectiva de
material que contiene L-lisina en 48 (Fig. 2) al
caldo de L-lisina sustancialmente libre de células
en un tanque de mezcla en 52 con el fin de proporcionar un caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células
enriquecido (SCFELB). La cantidad añadida de material que contiene
L-lisina en 48 depende de la concentración de
L-lisina en el caldo de L-lisina
sustancialmente libre de células, medida en forma de porcentaje de
base libre por kg. Sin embargo, la cantidad de
L-lisina deberá ser suficiente para asegurar que la
concentración final de L-lisina en el producto
final está en el intervalo comprendido entre aproximadamente un 35%
y un 80% en peso de L-lisina, medida en forma de
porcentaje de base libre por kg.
(iii) Se atomizó de manera opcional el caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células
enriquecido mediante una boquilla 56 para proporcionar un
pulverizado atomizado de caldo de L-lisina
sustancialmente libre de células enriquecido para fabricar un lecho
percolador de particulados de L-lisina en un
granulador por pulverizado 60. Los particulados de
L-lisina tienen un tamaño de partícula de menos de
aproximadamente 177 micrómetros (es decir, partículas que pueden
pasar a través de un tamiz de malla 80), y de manera preferible en
el intervalo de tamaño de aproximadamente 100 micrómetros y 177
micrómetros. El lecho del granulador por pulverizado es de manera
preferible un lecho fluidizado de particulados de
L-lisina y se opera a una temperatura entre
aproximadamente 30ºC y 100ºC.
De manera alternativa, se puede secar por
pulverizado el caldo de L-lisina sustancialmente
libre de células enriquecido de la etapa (ii) en la Fig. 2 para
proporcionar un suplemento alimenticio de L-lisina.
Se puede producir también un suplemento alimenticio de
L-lisina mediante secado en túnel, secado en tambor,
secado rotatorio o secado en bandeja del caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células
enriquecido (62 en la Fig. 2A). Se elimina el exceso de agua (63 en
la Fig. 2A) y de manera preferible mediante evaporación.
(iv) Se ajustó la posición de la boquilla 56
(Fig. 2) hasta que está justo por encima del lecho fluidizado de
los particulados de L-lisina del granulador por
pulverizado.
(v) Se pulverizó el caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células
enriquecido sobre el lecho fluidizado de los particulados de
L-lisina del granulador por pulverizado para iniciar
el procedimiento de aglomeración.
(vi) Se dejó continuar el procedimiento de
aglomeración para producir el producto de L-lisina
de flujo libre sustancialmente libre de polvo en el intervalo de
tamaño entre aproximadamente 177 micrómetros y 1190 micrómetros, y
de manera preferible en el intervalo de tamaño entre aproximadamente
177 micrómetros y 420 micrómetros.
(vii) Se retiró el producto del granulador por
pulverizado en 64, con el agua residual que fluye en 68 en forma de
vapor de agua en la salida del granulador por pulverizado.
(viii) A continuación se seleccionó el producto
y se clasificó por tamaño en el tamiz 72 (de manera preferible de
malla 80).
(ix) los gránulos en 76 que son demasiado
grandes (por ejemplo en el intervalo de tamaño mayor de
aproximadamente 1190 micrómetros) se trituran en una trituradora en
80 hasta un tamaño de partícula más pequeño (por ejemplo en el
intervalo de tamaño de menos de aproximadamente 177 micrómetros) y
se combinaron con el material que es demasiado pequeño 84 (por
ejemplo, en el intervalo de tamaño de menos de aproximadamente 177
micrómetros) para producir los particulados de
L-lisina recirculados en 88 (Fig. 2) y se
devolvieron al granulador por pulverizado 60 como material de
partida para actuar como semillas para el procedimiento de
aglomeración.
(x) El producto de L-lisina
granular de "partículas de 177-1190
micrómetros", de flujo libre, sustancialmente libre de polvo con
una pureza de L-lisina en el intervalo entre
aproximadamente un 35% y un 80% en peso de L-lisina
medido en forma de porcentaje de base libre por kg, y un intervalo
de tamaño de aproximadamente 177 micrómetros a 1190 micrómetros en
92 pasa a través del procedimiento de tamizado y es aceptable como
producto final en 96. Sin embargo, desde el punto de vista de la
densidad a granel, el tamaño del producto preferido está en el
intervalo entre aproximadamente 177 micrómetros y 420
micrómetros.
Una tercera forma de realización (Fig. 3)
produce un suplemento alimenticio de L-lisina.
(i) Se separó en dos fracciones un caldo de
fermentación de la L-lisina en el fermentador 20
para producir un caldo de L-lisina sustancialmente
libre de células (SCFLB 28) y un caldo de L-lisina
rico en células (CRLB 32). Se muestra como E1 el caldo de
L-lisina sustancialmente libre de células. Se puede
usar cualquier medio adecuado tal como la ultrafiltración o la
centrifugación para separar el caldo de fermentación de la
L-lisina.
Antes de separar el caldo de fermentación de la
L-lisina, se puede añadir directamente de manera
opcional un material que contiene L-lisina a la
fermentación de L-lisina. La agitación proporcionada
por un reactor fermentador tanque agitado (STR) adecuado
proporcionaría el grado necesario de mezcla para asegurar una
concentración uniforme de L-lisina en el caldo de
fermentación de la L-lisina.
(ii) Se ajustó la pureza de la
L-lisina del caldo de L-lisina rico
en células, añadiendo una cantidad efectiva de material que
contiene L-lisina al caldo de
L-lisina rico en células en un tanque de mezcla en
52 para proporcionar un caldo enriquecido rico en células ECRB 55.
La cantidad del material que contiene L-lisina rico
en células añadido en 48 depende de la concentración de
L-lisina en el caldo de L-lisina
rico en células, medida en forma de porcentaje de base libre por
kg. Sin embargo, la cantidad deberá ser suficiente para asegurar que
la concentración final de L-lisina en el producto
final está en el intervalo entre aproximadamente 35% y 80% de
L-lisina, media como porcentaje de base libre por
kg.
(iii) Se eliminó el agua del caldo enriquecido
rico en células mediante evaporación en 36 para producir un caldo
concentrado rico en células CCRB. De manera preferible, el caldo
concentrado rico en células tiene entre aproximadamente un 20% y un
70% de sólidos en peso.
(iv) Se secó el caldo concentrado rico en
células en 62 para proporcionar un suplemento alimenticio de
L-lisina 96 con una pureza de
L-lisina en el intervalo comprendido entre
aproximadamente un 35% y un 80% en peso de L-lisina
medida en forma de porcentaje de base libre por kg.
De manera alternativa, se mezcló el caldo
concentrado rico en células con más material que contenía
L-lisina en un segundo tanque de mezcla en 104 y a
continuación se secó en 62. Si se practica esta forma de realización
en una base discontinua o semi discontinua, sería más deseable usar
un tanque de mezcla normal (52) recirculando simplemente el caldo
concentrado rico en células en 108 en el tanque de mezcla 52 tal
como se representa en la Fig. 3A.
Una cuarta forma de realización (Fig. 4) incluye
un procedimiento para producir un suplemento alimenticio de
L-lisina con una pureza de L-lisina
en el intervalo comprendido entre aproximadamente 35% y 80% en peso
de L-lisina, medida en forma de porcentaje de base
libre por kg.
(i) Se ajustó la pureza de la
L-lisina de un caldo de fermentación de la
L-lisina en el fermentador 20 añadiendo una
cantidad efectiva de material que contiene L-lisina
en 48 a un tanque de mezcla en 52 con el fin de proporcionar un
caldo enriquecido de la fermentación de L-lisina
ELFB. La cantidad de material que contiene L-lisina
añadido en 48 depende de la concentración de
L-lisina en el caldo de fermentación de la
L-lisina, medida en forma de porcentaje de base
libre por kg. Sin embargo, la cantidad deberá ser suficiente para
asegurar que la concentración final de L-lisina en
el producto final está en el intervalo comprendido entre
aproximadamente un 35% y un 80% de L-lisina, medida
en forma de porcentaje de base libre por kg. Teóricamente, sería
beneficioso añadir L-lisina base libre en 48 con el
fin de tomar ventaja de los aniones acuosos naturales presentes en
el caldo de fermentación de la L-lisina. Los
aniones sulfato, cloruro e hidroxilo en el caldo de fermentación de
la L-lisina podrían teóricamente neutralizar la
L-lisina base libre.
(ii) Dependiendo de la posición de la válvula de
flujo 112, el caldo enriquecido de la fermentación de
L-lisina se convierte bien en suplemento
alimenticio de L-lisina granular por medio de un
granulador por pulverizado 60 (es decir, aglomerado) o bien se
convierte en un suplemento alimenticio de L-lisina
por medio de un secador por pulverizado 61. Se eliminó el agua en
63, de manera preferible mediante evaporación.
La presente invención prevee la adición de
material que contiene L-lisina en, por ejemplo, el
caldo de fermentación que contiene L-lisina o caldo
concentrado de L-lisina.
Una quinta forma de realización (Fig. 5) incluye
un procedimiento para producir un suplemento alimenticio de
L-lisina que es esencialmente el mismo que se
describe en la cuarta forma de realización con la etapa opcional de
eliminación del agua, de manera preferible mediante evaporación, del
caldo de fermentación de la L-lisina en 36 con el
fin de proporcionar un caldo concentrado de L-lisina
con entre aproximadamente un 30% y un 70% de sólidos en peso. Se
añadió un material que contenía L-lisina al caldo
concentrado de L-lisina en 48 para proporcionar un
caldo enriquecido de fermentación de la L-lisina. El
caldo enriquecido de fermentación de la L-lisina
puede estar granulado por pulverizado en 60; secado por pulverizado
en 61, y secado por pulverizado, granulado por pulverizado, secado
en túnel, secado en bandeja, o secado en tambor en 62 para
proporcionar un suplemento alimenticio de L-lisina
con una pureza de L-lisina en el intervalo entre
aproximadamente un 35% y un 80% en peso de
L-lisina, medida en forma de porcentaje de base
libre por kg.
Los siguientes ejemplos son únicamente con
objetivos ilustrativos de la invención:
Ejemplo
Comparativo
Se cosecharon de una serie de fermentación de
L-lisina 400 litros de caldo de fermentación con
una concentración de L-lisina de 92 g/l (gramos por
litro) de L-lisina base y 218 g/l de sólidos secos
totales. Se ultrafiltró y evaporó este material hasta una
concentración de 235 g/l en forma de sulfato de
L-lisina (medido en forma de base libre) y 493 g/l
de sólidos secos.
Se secaron 5150 ml (mililitros) de este
concentrado en un granulador por pulverizado Glatt WSG 5. La
temperatura de entrada de la unidad Glatt se mantuvo entre 93ºC y
124ºC, de manera preferible por encima de 120ºC. La temperatura de
salida se mantuvo entre 40ºC y 80ºC, de manera preferible entre 60 y
65ºC. La temperatura del lecho se mantuvo entre 70 y 92ºC, de
manera preferible entre 71 y 74ºC. El flujo de aire se mantuvo
entre 1300 y 4.000 pies por minuto (entre 396,24 y 1219,2 metros
por minuto), de manera preferible entre 1.300 y 1500 pies por
minuto (entre 396,24 y 457,2 metros por minuto). El manómetro de la
boquilla de atomización de aire estuvo entre 50 y 70 libras por
pulgada cuadrada (entre 3,45 x 10^{5} y 4,83 x 10^{5}
N/m^{2}). De manera aproximada se pulverizaron 2500 ml del
concentrado en el secador con la boquilla en la posición más
elevada con el fin de de formar un lecho de material sobre el que
aglomerar. Se disminuyó la boquilla hasta una posición justamente
por encima del material percolante en el lecho y se llevó a cabo la
aglomeración con los 2650 ml restantes de concentrado. Esto dio
como resultado un producto granulado que tiene la composición
indicada en la Tabla I.
Se mezcló el caldo de fermentación de la
L-lisina, ultrafiltrado y concentrado tal como se ha
descrito anteriormente en el Ejemplo 1, se mezcló 4 a 1 (lisina
base) con sulfato de L-lisina purificado (producido
en forma de base libre) y se ajustó el pH a 6 con ácido sulfúrico
dando como resultado sulfato de L-lisina). Se
granuló la mezcla por pulverizado tal como se ha descrito en el
Ejemplo 1. Se repitió el procedimiento con una mezcla 3 a 2, una
mezcla 1 a 4 y con sulfato de L-lisina sin mezcla.
Los productos granulados tuvieron las composiciones tal como se
indica en la Tabla 2.
Se mezcló 4 a 1 (lisina base) el caldo de
fermentación de la L-lisina, ultrafiltrado y
concentrado tal como se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 1
con clorhidrato de L-lisina puro. Se granuló la
mezcla por pulverizado tal como se ha reseñado en el Ejemplo 1
anterior. Se repitió el procedimiento con una mezcla 3 a 2, una
mezcla 2 a 3, una mezcla 4 a 1, y con clorhidrato de
L-lisina sin mezcla. Los productos granulados
tuvieron las composiciones tal como se indica en la Tabla 3.
Se puede ver que mezclando el caldo de
fermentación de la L-lisina concentrado y
ultrafiltrado del Ejemplo 1 con sulfato de L-lisina
o clorhidrato de L-lisina, tal como se describe en
los ejemplos 2 y 3, de manera respectiva, se produce un producto
granular con el contenido de L-lisina aumentado.
También, una forma de realización preferida de la invención
descrita permite ajustar fácilmente el contenido de
L-lisina en el caldo de fermentación de la
L-lisina antes de la etapa de aglomeración. De esta
manera, las variaciones naturales en la concentración de la
L-lisina, que se producen a menudo entre una
fermentación de la L-lisina y la siguiente
fermentación de la L-lisina no requieren el
intercambio iónico extenso para obtener un producto final de la
pureza necesaria para el uso (por ejemplo, como un aditivo
alimentario). El nivel preferido de pureza en el producto de
L-lisina granular final está en el intervalo entre
aproximadamente un 35% y un 80% de L-lisina, medida
en forma de porcentaje de base libre por kg.
Se mezcló el caldo de fermentación de la
L-lisina, que tiene un contenido en sólidos de 193,8
g/kg y un contenido de lisina de 74,3 g/kg con
L-lisina neutralizada producida como base libre
para dar como resultado una concentración de 508 g/kg de lisina y
977,1 g/kg de sólidos
De manera aproximada, se secaron 3100 ml de esta
mezcla en un granulador por pulverizado Glatt WSG 5. La temperatura
de entrada se mantuvo entre 136ºC y 146ºC. La temperatura de salida
se mantuvo entre 42ºC y 74ºC, de manera preferible entre 60ºC y
65ºC. La temperatura del lecho se mantuvo entre 63ºC y 79ºC, de
manera preferible entre 71ºC y 74ºC. El caudal de aire se mantuvo
entre 157 y 209 pies cúbicos por minuto (entre 4,45 y 5,92 metros
cúbicos por minuto) (real), de manera preferible entre 1300 y 1500
pies por minuto (entre 396 y 457 metros por minuto). El manómetro
de la boquilla de atomización de aire estuvo entre 50 y 70 libras
por pulgada cuadrada (entre 3,45 x 10^{5} y 4,83 x 10^{5}
N/m^{2}). Se pulverizaron, de manera aproximada, 2250 ml en el
secador con la boquilla en la colocación más alta con el fin de
formar un lecho de material sobre el cual aglomerar. Se disminuyó
la boquilla hasta justamente por encima del material percolante en
el lecho y se llevó a cabo la aglomeración con los 850 ml restantes
de alimento. Este dio como resultado un producto granulado que
tiene una pureza del 52% en función del peso seco. El producto
granulado tuvo la composición que se indica en la Tabla 4.
Se mezclaron cinco kilogramos de permeato
ultrafiltrado procedente de caldo de lisina, que tiene una pureza
del 44,9% en función del peso seco y unos sólidos totales de 69,9
g/kg, con 182 gramos de L-lisina neutralizada, que
tiene una pureza del 56,3% en función del peso seco y unos sólidos
totales de 716 g/kg, y se secaron por pulverizado en un secador por
pulverizado Niro Atomizer equipado con una boquilla de tipo disco
atomizador. La temperatura de entrada fue de 230ºC, la temperatura
de salida fue de 80ºC, y la presión del disco atomizador fue de 3,3
kp/cm^{2}. la velocidad de alimentación fue de 34 ml/min. esto dio
como resultado un producto que tiene una pureza de 51,2% de lisina
sobre la base seca.
Se mezclaron cinco kilogramos de permeato
ultrafiltrado procedente de caldo de lisina, que tiene una pureza
del 44,9% en función del peso seco y unos sólidos totales de 69,9
g/kg, con 182 gramos de L-lisina neutralizada, que
tiene una pureza del 56,3% en función del peso seco y unos sólidos
totales de 716 g/kg, y se evaporaron hasta un 25,4% de sólidos. Se
secó en tambor esta mezcla evaporada. El secador en tambor tenía dos
tambores contrarotatorios de 8,75" (22,23 centímetros) de
longitud y 5" (12,7 centímetros) de diámetro, girando a una
velocidad de 2,5 RPM. Se suministró vapor al tambor a 40 psi (2,76 x
10^{5} N/m^{2}). La velocidad de alimentación fue de 20 a 40
ml/min. Esto dio como resultado un producto que tiene una pureza del
48,9% de lisina en una base seca.
La invención se dirige a ajustar a medida el
contenido de L-lisina en un líquido vendido a un
cliente concreto, de acuerdo con sus propias especificaciones
determinadas.
Se puede llevar a cabo la invención dentro de un
procedimiento (de manera preferible uno de los procedimientos
anteriores) para producir el aminoácido usando etapas tales como:
fermentación, filtrado, evaporación, y mezcla de ácidos de
diferentes fuentes. A continuación, para ajustar aún más el
producto, se pueden seleccionar los líquidos a partir de cualquiera
de los diversos puntos en este procedimiento. A continuación, un
primero de los líquidos seleccionados se concentra con el fin de
asegurar un líquido que tenga una cierta riqueza de aminoácidos.
Después de eso, este líquido concentrado se mezcla con un segundo
líquido tomado en otra parte del procedimiento para producir el
aminoácido. Seleccionando la cantidad de concentración se puede
llevar al producto final a la especificación de un cliente
concreto.
Se puede llevar a cabo por diversos medios la
concentración del primer líquido, tal como evaporando antes la
mezcla, o filtrando y separando el aminoácido mediante cromatografía
y mezclando a continuación con un líquido separado, y evaporando
después la mezcla.
La Fig. 6 es un diagrama de flujo que indica
cómo se puede usar cualquiera de las figuras de diagramas de flujo
anteriores con el fin de llevar a cabo la invención. La fermentación
20, la ultrafiltración 24, y la mezcla 52 son comunes a los
diversos diagramas de flujo descritos anteriormente. Por lo tanto,
no es necesario explicarlos de manera adicional.
Las letras A-D aparecen en la
Fig. 6, y corresponden a las mismas letras que se usan en la Fig. 1
y a continuación en la Tabla 5. Estas letras indican el origen y
tratamiento de los líquidos que contienen la lisina que se usan en
la práctica de la invención.
En mayor detalle, el caldo de fermentación en 20
es el material de partida que se puede mandar, como flujo A,
directamente a bien el tanque de mezcla 50 o bien al ultrafiltro 24.
Se puede mandar el retentato del ultrafiltro 24 bien al residuo o
bien enviarlo al tanque de mezcla 52. Se puede mandar el permeato
del ultrafiltro 24, como flujo B, al tanque de mezcla, a una
columna de cromatografía 150, o a una columna de intercambio iónico
152. Se puede mandar la salida de la columna de cromatografía 150,
como flujo C, bien al tanque de mezcla 52 o bien al cristalizador
154. Se puede mandar la salida de la columna de intercambio iónico
152 al cristalizador 154 o al tanque de mezcla 52. Sin tener en
cuenta el origen de los líquidos, se puede eliminar del sistema la
lisina cristalizada en la salida 156. Después que se eliminen los
cristales del sistema en 156, se manda el licor madre restante en
el cristalizador 154, como flujo D, al tanque de mezcla 52 o de
vuelta hacia la cromatografía 150.
Las diversas corrientes de flujo
A-D son alternativas a la que se va a seleccionar de
acuerdo con las necesidades de un procedimiento concreto y la
especificación individual del cliente concreto. Sin tener en cuenta
cómo se dirigen y procesan los líquidos, el líquido final en el
tanque de mezcla 52 se evapora en 160 para conducir el contenido de
lisina a la especificación del cliente, que es el "Producto
Líquido" de salida 162.
La memoria anterior describe diversas etapas de
procedimientos de fabricación que producen resultados muy buenos,
sin embargo, muchos clientes, desean comprar su propia
L-lisina que se ajusta a medida de sus
especificaciones. Por tanto, se llevaron a cabo numerosos ensayos
con el fin de producir un líquido que contenga casi cualquier
porcentaje de L-lisina dentro de un intervalo de
aproximadamente 20% - 30% a aproximadamente 40% - 50% en peso de
solución de lisina base libre.
Para llevar a cabo estos ensayos, se tomó
selectivamente el líquido de diversos lugares en el procedimiento
que se muestra en la Fig. 1 y se describió en la siguiente tabla.
Por supuesto, se pueden hacer selecciones similares de líquidos con
respecto al procedimiento de otras figuras.
Ensayo
1
Se encontró que una mezcla formada por 283 g de
solución A que se evaporó y a continuación se mezcló con 277 g de
solución C, tenía un 32% en peso de lisina base libre.
Ensayo
2
Se encontró que una mezcla formada por 205 g de
solución B que se evaporó y a continuación se mezcló con 131 g de
solución C, tenía un 37% en peso de lisina base libre.
Ensayo
3
Se encontró que una mezcla formada por 300 g de
solución B que se evaporó y a continuación se mezcló con 241 g de
solución C, tenía un 39% en peso de lisina base libre.
Ensayo
4
Se encontró que una mezcla formada por 203 g de
solución B que se evaporó y a continuación se mezcló con 203 g de
solución C tenía un 41% en peso de lisina base libre.
Ensayo
5
Se encontró que una mezcla formada por 158 g de
solución B que se evaporó y a continuación se mezcló con 182 g de
solución D tenía un 27% en peso de lisina base libre.
Ensayo
6
Se encontró que una mezcla formada por 147 g de
solución A que se evaporó y a continuación se mezcló con 118 g de
solución B tenía un 23% en peso de lisina base libre.
Ensayo
7
Se mezcló un litro de solución E con 2,3 litros
de solución líquida fresca G. A continuación se evaporó la mezcla
para conseguir una solución de lisina concentrada que tenía un 25%
en peso de su lisina procedente de la solución E y un 75% de su
lisina procedente de la solución G con el fin de conseguir una
mezcla final de aproximadamente un 30% - 40% de lisina base
libre.
Ensayo
8
Se mezcló un litro de solución F con 2,6 litros
de solución G. A continuación se evaporó la lisina en la mezcla
para concentrar la lisina de tal manera que el fluido restante fue
un 25% en peso de la solución F de lisina y fue un 75% en peso de
la solución G de lisina. La mezcla resultante tenía aproximadamente
un 30% - 40 % en peso de contenido de solución de lisina base
libre.
Ensayo
9
Se mezclo un litro de solución F con 0,88 litros
de solución G. A continuación, se evaporó la mezcla para concentrar
la lisina y producir una mezcla que tiene un contenido de lisina de
aproximadamente un 50% en peso de cada una de las dos soluciones de
partida F y G. la mezcla resultante tenía un 30% - 40% en peso de
contenido de solución de base libre.
Ensayo
10
Se mezcló un litro de solución F con 0,3 litros
de solución G. A continuación se evaporó esta mezcla para
concentrar la lisina y producir una mezcla que tiene un contenido de
lisina de aproximadamente un 75% en peso procedente de la solución
F y un contenido de lisina de aproximadamente un 25% en peso de
solución G. La mezcla resultante tenía aproximadamente un 30% - 40%
en peso de solución lisina base libre.
A partir de estos ensayos, es claro que se puede
seleccionar una pluralidad de líquidos desde diversos puntos en
cualquiera de los diversos procedimientos multietapas descritos en
el presente documento. A continuación se mezclaron las soluciones
en las proporciones seleccionadas con el fin de satisfacer las
especificaciones de un cliente individual. Se pueden concentrar los
líquidos antes o después de la mezcla con el fin de concentrar el
aminoácido hasta la riqueza deseada. Una ventaja de dicha selección
y mezcla es que no existe necesidad de alterar el fundamento para
controlar las etapas de procedimientos tales como la
fermentación.
Claims (6)
1. Un procedimiento para reducir la degradación
y/o solidificación de la L-lisina en un caldo de
fermentación de L-lisina, en el que se añade la
lisina base libre al caldo de fermentación de la
L-lisina.
2. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que la L-lisina es lisina
base libre de pureza elevada y pH elevado.
3. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 ó 2 en el que la cantidad de lisina base
libre es suficiente para asegurar que la concentración final de
L-lisina en el producto final está en el intervalo
entre aproximadamente un 35% y un 80% en peso de
L-lisina, medida en forma de porcentaje de base
libre por kg.
4. El uso de lisina base libre para reducir la
degradación y/o solidificación de la L-lisina en un
caldo de fermentación de L-lisina.
5. El uso de acuerdo con la reivindicación 4, en
el que la L-lisina es lisina base libre de elevada
pureza y elevado pH.
6. El uso de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 4 ó 5, en el que la cantidad de
L-lisina base libre es suficiente para asegurar que
la concentración de L-lisina en el producto final
está en el intervalo entre aproximadamente un 35% y un 80% en peso
de L-lisina, medida en forma de porcentaje de base
libre por kg.
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