JP2013519657A - コハク酸を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
a)コハク酸マグネシウムを含む水性媒体を発酵により用意する段階、該段階において炭水化物源が微生物により発酵されてコハク酸を形成し、発酵の間に、マグネシウム塩基が中和剤として添加され、コハク酸マグネシウム塩を与える;
b)該コハク酸マグネシウムを含む水性媒体を結晶化段階及び塩交換段階に付して、1価のコハク酸塩を含む水性溶液を用意する段階、ここで結晶化の前に又は後に行われる塩交換が、コハク酸マグネシウムを1価の塩基で処理して、マグネシウム塩基と1価のコハク酸塩とを与えることを含む;
c)該水性溶液中の該1価のコハク酸塩の濃度を10〜35重量%の値に調節する段階;
d)該1価のコハク酸塩を含む該水性溶液を水分解電気透析に付して、1価の塩基を含む第一溶液並びにコハク酸及び1価のコハク酸塩を含む第二溶液を製造する段階、ここで、該電気透析は、40〜95モル%の部分転化率まで実行される;
e)コハク酸及び1価のコハク酸塩を含む該第二溶液を結晶化によりコハク酸と1価のコハク酸塩を含む溶液とに分離する段階;及び
f)該1価のコハク酸塩を含む段階e)の溶液を、段階d)に再循環させる工程;
を含むコハク酸の製造方法に関する。
コハク酸マグネシウムの結晶化
0.5Lのジャケット付き容器に、150.0gのコハク酸マグネシウム四水和物(アクロス製の99%のコハク酸及びアクロス製の98%の酸化マグネシウムから合成された)が199.9gの脱ミネラル水に懸濁されて、28重量%(無水物として表されて)のコハク酸マグネシウム含有量を得た。この混合物に、8.1gの乳酸ナトリウム(60%、Purac製のPurasal S)、並びに2.6gの酢酸ナトリウム(フルカ製の無水物)、及び10.0gのイースト抽出ペースト(バイオスプリンガー製の65%)が添加されて、コハク酸発酵培養液をシミュレーションして、最終的なコハク酸マグネシウム結晶における不純物の存在を追跡した。
出発物質の製造
水性媒体(溶液)中のコハク酸マグネシウムの製造のために、80.0gのコハク酸が1000.0gの水に溶解された。50℃まで加熱した後、化学量論の固体の酸化マグネシウム(27.3g)が添加された。コハク酸の全てが反応することを確実にするために、少過剰のMgO(2.3g)が添加された。最後に、混合物は、濾紙を装着されたブフナーロートの上でろ過された。9.4重量%のコハク酸マグネシウムの溶液である、ろ液が集められた。水性媒体(懸濁物)中のコハク酸カルシウムは、同様の方法で、コハク酸(1000.1gの水中の80g+4.2gの過剰)を固体の水酸化カルシウム(50.6g)と反応させることにより製造された。ろ過及び約800mlの脱ミネラル水で洗浄した後、残渣(コハク酸カルシウム)は集められ、80℃において18時間、乾燥ストーブ中で乾燥された。次に、コハク酸カルシウムは水に懸濁された。両方の反応における少し過剰の試薬は、最少量の不純物を有するコハク酸塩を得るために使用された。
コハク酸マグネシウム及びコハク酸カルシウムが種々の塩基と反応されて、塩交換工程の効率を調べた。以下の1価の塩基が使用された:水酸化ナトリウム[NaOH],炭酸ナトリウム[Na2CO3]、炭酸アンモニウム[(NH4)2CO3]及び水酸化アンモニウム[NH4OH]。
電気セル電気透析モジュール(スウェーデン)に、フマテックFBMバイポーラー膜及びネオセプタCMBカチオン交換膜が装着された。2つの電極コンパートメント及び1つのフィードコンパートメントを有するセットアップが使用された。バイポーラー膜及びカチオン交換膜の膜面積は0.01m2であった。第一コンパートメントはアノード及びバイポーラー膜のカチオン交換側からなり、第二フィードコンパートメントは、バイポーラー膜のアニオン交換側及びカチオン交換膜からなり、第三コンパートメントは、カチオン交換膜及びカソードからなる。2重量%の硫酸水溶液がアノードコンパートメントを通って循環されて、高い伝導性を保証する。30.5重量%のコハク酸ナトリウム溶液が、フィードとして中央コンパートメントを通って循環された。フィード溶液は、237.6gのコハク酸ナトリウムを540.8gの脱ミネラル水に溶解することにより製造された。6重量%の水酸化ナトリウム溶液がカソードコンパートメントを通って循環されて、カソード側において高い伝導度を保証し、製造された水酸化ナトリウムを集めた。3つの溶液が250ml/分における蠕動運動ポンプで、500mlのガラスバッファーから電気透析モジュール上へ循環された。ガラスバッファー容器は二重壁であった。硫酸、水酸化ナトリウムは試薬グレードのものであり、Puracのコハク酸ナトリウムは、高純度の食品グレード品質のものであった。
結晶化装置(500mlの口の開いているジャケット付きのガラスの容器)に、100.1g(0.848モル)のコハク酸(アクロス)及び19.9g(0.074モル)のコハク酸ナトリウム六水和物(アクロス)が281.5gの脱ミネラル水において、サーモスタット付き浴で80℃まで加熱することにより、溶解された。これは25%のコハク酸及び3%のコハク酸ナトリウムを含む透明な溶液をもたらし、92モル%の転化率を有する、水分解電気透析工程から得られる溶液を表す。該溶液は、直線の冷却プロフィールで80℃から20℃まで5時間で冷却された。冷却の間に核化が56℃〜50℃において起きた。
Claims (12)
- コハク酸の製造方法において、以下の段階、
a)コハク酸マグネシウムを含む水性媒体を発酵により用意する段階、該段階において炭水化物源が微生物により発酵されてコハク酸を形成し、発酵の間に、マグネシウム塩基が中和剤として添加されて、コハク酸マグネシウム塩を与える;
b)該コハク酸マグネシウムを含む水性媒体を結晶化段階及び塩交換段階に付して、1価のコハク酸塩を含む水性溶液を用意する段階、ここで結晶化の前に又は後に行われる塩交換が、コハク酸マグネシウムを1価の塩基で処理して、マグネシウム塩基と1価のコハク酸塩とを与えることを含む;
c)該水性溶液中の該1価のコハク酸塩の濃度を10〜35重量%の値に調節する段階;
d)該1価のコハク酸塩を含む該水性溶液を水分解電気透析に付して、1価の塩基を含む第一溶液並びにコハク酸及び1価のコハク酸塩を含む第二溶液を製造する段階、ここで、該電気透析は、40〜95モル%の部分転化率まで実行される;
e)コハク酸及び1価のコハク酸塩を含む該第二溶液を結晶化によりコハク酸と1価のコハク酸塩を含む溶液とに分離する段階;及び
f)該1価のコハク酸塩を含む段階e)の溶液を、段階d)に再循環させる工程;
を含む、前記方法。 - 段階b)において、塩交換が結晶化の後に行われる、請求項1に記載の方法。
- 段階c)において、該水性溶液中の1価のコハク酸塩の濃度が、20〜35重量%、好ましくは20〜30重量%、より好ましくは22〜28重量%に調節される、請求項1又は2に記載の方法。
- 電気透析段階d)が、50〜95モル%、より好ましくは60〜95モル%、さらにより好ましくは70〜90モル%、さらにより好ましくは80〜90モル%、の部分転化率まで実行される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 電気透析が、85モル%の部分転化率まで実行される、請求項3に記載の方法。
- 水分解電気透析段階d)により製造された、1価の塩基を含む第一溶液が、段階b)に再循環される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 水分解電気透析が、カチオン交換膜及びバイポーラー膜を備えられた電気透析装置において実行される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 段階a)のマグネシウム塩基が、水酸化マグネシウムである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- コハク酸マグネシウムを含む該水性媒体が、段階b)の前に、微生物の細胞物質を除去するための分離段階に付される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 段階b)における1価の塩基が、ナトリウム、カリウム、リチウム、アンモニウム、モノアルキルアンモニウム、ジアルキルアンモニウム、トリアルキルアンモニウム、又はテトラアルキルアンモニウムカチオン、好ましくはナトリウム又はカリウムカチオン、より好ましくはナトリウムカチオンであるカチオンを含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 分離段階e)の後に得られるコハク酸が固体の形であり、少なくとも99重量%、好ましくは少なくとも99.5重量%、より好ましくは少なくとも99.7重量%、最も好ましくは少なくとも99.9重量%の純度を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- ブタンジオールの製造方法において、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法を使用してコハク酸を製造し、該コハク酸を水素化して、ブタンジオールを形成する、前記方法。
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