JP4213038B2 - メチオニンの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、高いかさ密度を有するメチオニンの製造方法に関し、この場合、この方法は、起泡作用を有する化合物と、結晶化に作用する化合物とを含有する混合物を、加水分解溶液に添加することを特徴とするものであり、さらに本発明はその混合物自体に関する。
アミノ酸の製造は、しばしば困難を伴うものであることは知られている。アミノ酸を含有する溶液または懸濁液の取り扱いは、すでに、実験室用プロセスにおいて激しい起泡を生じ、当然のことながら特に工業用プロセスにおいても生じる。この好ましくない作用は、極めて問題のある方法で、かつ乏しい空時収量で実施される製造を引き起こすばかりか、それぞれの場合においてもアミノ酸の経済的製造における欠陥を生じうる。
したがって、ＪＰ０９０００２４１では、アミノ酸の発酵的製造方法において、窒素を含有するポリオキシアルキレンの群からの種々の添加剤を添加することによって、起泡を減少させることが記載されている。ＪＰ０９０００２４１は、脂肪および油から成る消泡剤混合物の製造に関し、かつ脂肪酸またはその誘導体およびポリオルコールと、アルキレンオキシドとの反応生成物に関する。これらの混合物は、発酵での使用に適している。リシンおよびトリプトファン製造の収率は、シリコーンを起泡分解添加物としてヒマワリ油の代わりに使用する場合に、増加させることができることは公知である。種々のシリコーン油の作用は、Ｋｈｉｍ．−Ｆａｒｍ．Ｚｈ（１９７２）、６（５）、２７−３０で比較することによって試験される。
ＥＰ０７８０３７０から公知のカルボネート工程において、メチオニンは、カリウムメチオニネート溶液を、二酸化炭素で酸性化することによって得られ、この場合、これは以下の式によるものである。
メチオニンは、一般に、これらの溶液中で、極めて平らな小葉形で沈殿し、その分離は極めてゆっくりと生じるため、非経済的である。
したがって、メチオニンの結晶化の性質を、特定の補助物質の添加によって変化させることを試みた。
ＪＰ−１１−１１５８１４０で、種々の補助物質、たとえば、ヒドロキシメチルプロピルセルロース、ソルビタンモノラウレートまたはポリビニルアルコールの使用が、晶癖およびこの方法で得られたメチオニンのかさ密度に作用することが明らかにされた。
これらの化合物は、結晶化中で少なくとも５００ｐｐｍの量で添加され、この場合、これらは、連続的に実施され、かつ特定の撹拌条件下で、２個の工程で実施される。球状粒子のメチオニンが得られた。
メチオニン製造の種々の工程で形成される起泡を抑制すると同時に、特にカルボネート工程中で、沈殿されるメチオニン晶癖を改善させることができる添加剤または添加剤混合物は、従来技術においては知られていない。
本発明は、メチオニン工程における起泡の形成を最小限にし、かつ同時に、再結晶化後に沈殿するメチオニンの晶癖についてホジティブな方向に作用させる目的に基づくものである。
本発明は、一般式（添加剤（１））
ｍは、１〜１０の範囲であり、その際、最大値は好ましくは５〜８、特に６〜７であり、かつ、ｘは１、−１、−３、−５であり、その際、２ｎ＋ｘは少なくとも１である］の化合物と、メチルセルロース、メチルヒドロキシセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースおよびナトリウムカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロースから成る群からの添加剤（２）とを、１：１０〜１０：１、好ましくは１：３〜３：１の質量比で含有する、メチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物を提供する。
式（１）による化合物中の脂肪酸含分は、好ましくは天然由来のものであり、かつ、飽和または不飽和であり、この場合、これらは、ｘに依存する。
混合物は、有利には全量に対して、全添加剤含量１〜５質量％、特に２〜４質量％を有する水性溶液またはエマルションの形で使用する。
安定したエマルションを製造するためには、単に、混合物を通常のブレードミキサで処理することが必要であるにすぎない。水中に溶解されたヒドロキシセルロースは、高粘性溶液を得るために、＜３００ｍＰａｓの粘度の低分子量ヒドロキシセルロース（水中２％溶液として）を使用することが有利である。さらに、粘度は、希釈率により調整することができる。
好ましくは、添加剤（１）および（２）の水性溶液またはエマルションを、水中の添加剤２％溶液で、５〜５０００ｍＰａｓの粘度、特に１０〜５００ｍＰａｓの粘度を有するように、好ましい量で、式（１）および（２）による化合物を溶解または乳化することによって製造する。
前記混合物は、メチオニンの製造中に得られるプロセス溶液中の起泡を減少させる同時に、再結晶化中のより大きい結晶の形成に作用するのに適していることが見出された。
本発明に関して重要であることの一つは、消泡作用および結晶化が、混合物中の（１）と（２）との量比を変更することによって調整可能である点である。
起泡は、プロセス溶液の組成および他のプロセス条件、たとえば、圧力および温度に大きく依存する。
本発明による混合物は、少量を添加する場合には、その消泡作用および結晶成長−促進作用をすでに示した。メチオニンに対して、１０〜５００ｐｐｍの量はすでに活性である。
同時に、本発明により使用される化合物（１）および（２）は、他の特定の化合物の作用において悪影響を及ぼすことがないことが見出された。
対照的に、（１）と（２）との相互作用が、結晶化構造における改善を導きうる（たとえば、画像番号１７０３０４５）。
さらに本発明は、特に８０〜１００質量％の純度でのメチオニンの製造方法を提供し、この場合、この方法は、成分３−メチルメルカプトプロピオンアルデヒド、シアン化水素、アンモニアおよび二酸化炭素、あるいは前記成分から製造することができる成分を、場合によっては水の存在下で反応させることによって、５−（２−メチルメルカプトエチル）−ヒダントインを得て、さらにこれをメチオニンに変換する方法であって、その際、二酸化炭素を通過させる前に、一般式（１）
ｍは１〜１０の範囲であり、その際、最大値は好ましくは５〜８、特に６〜７であり、
ｘは１、−１、−３、−５であり、その際、２ｎ＋ｘは少なくとも１である］の化合物と、およびメチルセルロース、メチルヒドロキシセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースおよびナトリウムカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロースから成る群からの添加剤（２）とを含有する、メチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物を、１：１０〜１０：１、好ましくは１：３〜３：１の質量比で、溶液中に含まれるメチオニンに対して（質量％）５〜５０００ｐｐｍ、好ましくは５〜５００ｐｐｍの量で、５−（２−メチルメルカプトエチル）−ヒダントインから得られた加水分解溶液に添加し、かつ、沈殿したメチオニンを溶解し、かつ、特に、好ましくは挙げられた添加剤（１）および（２）を含有する母液を用いて、結晶質メチオニンの存在下で、場合によっては、さらなる量の、メチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物を添加することによって結晶化することを特徴とする。
本発明によれば、従来技術から公知の高い撹拌エネルギーは、沈殿または結晶化中において導入すべきではない。従来技術から公知のＣＯ２圧力の適用についても同様である。メチオニンの加水分解溶液への沈殿中に、導入された二酸化炭素の均一な分散は、なおも必要不可欠である。
請求された方法は、連続的にかまたは断続的に実施することができる。
加水分解生成物として得られた溶液からの、二酸化炭素の添加によるメチオニンの沈殿中において、添加剤（１）は消泡作用を有し、同時に（２）の存在は、消泡作用上での悪影響を及ぼすものではない。
再結晶化は、好ましくは、母液中に懸濁されたメチオニンを、循環中に３０〜６０℃の温度でポンプにより導入し、かつ、７０〜１５０ｇ／ｌの濃度、特に９０〜１３０ｇ／ｌの濃度を有し、６０〜１１０℃、特に８０〜１００℃の温度に加熱されたメチオニン溶液を、この懸濁液に混合する方法により実施される。挙げられたメチオニン溶液は、最終的に、場合により、製造工程からの母液５〜２０体積％の含量を有する。
メチオニンは、冷却することによって好ましい純度で沈殿する。一工程で達成されることがない８０〜１００質量％、特に９０〜１００質量％の純度のメチオニンが、再結晶化のこの工程において得られる。
循環中にポンプにより導入された懸濁液と混合された溶液との量比は、一般には１〜１０：１、特に２〜６：１、好ましくは３〜５：１である。
請求された混合物は、加水分解溶液からのメチオニンの沈殿および沈殿したメチオニンの再結晶化中において、化合物（１）および（２）を含有するこの同じ混合物を使用することができるといった点で、方法を簡略化するものである
しかしながら、また、成分（１）および（２）は別個に添加されてもよい。（２）は特に、結晶化中においてその特性を示すものである。
しかしながら、また、成分（１）および（２）は別個に添加されてもよい。（２）は特に、結晶化中においてその特性を示すものである。
本発明は以下の例によってさらに説明される。
例１
二酸化炭素での沈殿
水中での２％溶液として、２００ｍＰａｓ（Ｖ＝２００）の粘度を有するヒドロキシエチルセルロース ４％エマルションと、ステアリン酸エステル１（ｎ＝１７；ｍ＝７）とを１：１の質量比で、撹拌しながら、メチオニン濃度７０ｇ／ｌおよびカリウム濃度１５０ｇ／ｌを有する、カリウムメチオニネートおよび重炭酸カリウムとの１ｌの溶液中に導入した。添加剤５０ｐｐｍを含有するエマルションが形成された。二酸化炭素をｐＨ＝１１で、２ｂａｒの圧力下で、２ｌオートクレーブ中に、撹拌速度５００ｒｐｍで供給した。二酸化炭素の添加は、ｐＨが８．０に減少するまで３０℃で続けられた。起泡は、反応混合物上で１ｃｍの高さで生じ、それと同時にメチオニンが沈殿した。
二酸化炭素での沈殿
水中での２％溶液として、２００ｍＰａｓ（Ｖ＝２００）の粘度を有するヒドロキシエチルセルロース ４％エマルションと、ステアリン酸エステル１（ｎ＝１７；ｍ＝７）とを１：１の質量比で、撹拌しながら、メチオニン濃度７０ｇ／ｌおよびカリウム濃度１５０ｇ／ｌを有する、カリウムメチオニネートおよび重炭酸カリウムとの１ｌの溶液中に導入した。添加剤５０ｐｐｍを含有するエマルションが形成された。二酸化炭素をｐＨ＝１１で、２ｂａｒの圧力下で、２ｌオートクレーブ中に、撹拌速度５００ｒｐｍで供給した。二酸化炭素の添加は、ｐＨが８．０に減少するまで３０℃で続けられた。起泡は、反応混合物上で１ｃｍの高さで生じ、それと同時にメチオニンが沈殿した。
例２
再結晶化
メチオニン ６０ｇを４０℃で、水３００ｍｌおよび二酸化炭素による沈殿からの母液の濾液 ４０ｇ中に懸濁し、懸濁液を循環中にポンプで供給した。水中での２％溶液として２００ｍＰａｓの粘度（Ｖ＝２００）を有するヒドロキシエチルセルロース ４％エマルションとステアリン酸エステル１（ｎ＝１８；ｍ＝７）を、１：１の質量比で撹拌しながらこの懸濁液中に導入した。添加剤を５０ｐｐｍ含有するエマルションが形成された。熱交換器を、直列に一定温度を保持するように連結した。水１１７０ｇおよび二酸化炭素による沈殿からの母液の濾液 １５０ｇ中のメチオニン１８０ｇの９０℃での熱い溶液を、この溶液に１時間当たり溶液１ｌの速度で添加した。沈殿したメチオニンの再結晶化は、メチオニンに対して添加剤５０ｐｐｍの存在下（総量）で、５８６ｇ／ｌのかさ密度を有する結晶を生じた。
再結晶化
メチオニン ６０ｇを４０℃で、水３００ｍｌおよび二酸化炭素による沈殿からの母液の濾液 ４０ｇ中に懸濁し、懸濁液を循環中にポンプで供給した。水中での２％溶液として２００ｍＰａｓの粘度（Ｖ＝２００）を有するヒドロキシエチルセルロース ４％エマルションとステアリン酸エステル１（ｎ＝１８；ｍ＝７）を、１：１の質量比で撹拌しながらこの懸濁液中に導入した。添加剤を５０ｐｐｍ含有するエマルションが形成された。熱交換器を、直列に一定温度を保持するように連結した。水１１７０ｇおよび二酸化炭素による沈殿からの母液の濾液 １５０ｇ中のメチオニン１８０ｇの９０℃での熱い溶液を、この溶液に１時間当たり溶液１ｌの速度で添加した。沈殿したメチオニンの再結晶化は、メチオニンに対して添加剤５０ｐｐｍの存在下（総量）で、５８６ｇ／ｌのかさ密度を有する結晶を生じた。
画像番号１７３０２９を有するＳＥＭ写真は、この方法で得られた最終生成物の粗い結晶構造を示した。
メチオニンは、冷却により沈殿した。熱い溶液０．６ｌを添加し、５００ｍｌの再循環懸濁液を除去し、さらに５００ｍｌの熱い溶液を添加した。懸濁液を濾別し、固体を３００ｍｌのアセトンでリンスし、かつ乾燥させることによって、６０℃での真空乾燥キャビネット中で恒量にし、かつかさ密度を測定した。
水中で２％溶液として粘度２００ｍＰａｓ（Ｖ＝２００）を有する、ヒドロキシエチルセルロース４％エマルションと、ステアリン酸エステル１（ｎ＝１８；ｍ＝７）は、１：１の質量比で、撹拌しながら、この溶液中に滴加により導入され、添加剤 ５０ｐｐｍを有するエマルションを形成した。
例３
他の実験
例１および２にしたがって実施された他の試験は、第１表に示した。特別な試験条件は表の下に示した。
他の実験
例１および２にしたがって実施された他の試験は、第１表に示した。特別な試験条件は表の下に示した。
ＳＥＭ写真は、本発明により達成された有利な結果を含む資料に添付した。
添加剤（１）および（２）を添加することなく、微粒子のメチオニンが、再結晶化の後に得られた（画像番号：１７０８６７）。
さらに、一般に消泡作用を有する化合物（１）の使用は、本質的に、結晶構造の粗さを導くことはなかった（画像番号：１７０８７５）。
本発明による最適な結果は、添加剤（２）が（１）と一緒に使用される場合にのみ得られた（画像番号：１７３０２９）。
画像番号１７３０４５との比較は、（２）の単独使用がすでに、従来技術を上廻る結果を導くものであるが、（１）の添加により、さらに改善効果が見られることを示した。
Claims (13)
- 一般式（１）
ｍは１〜１０の範囲であり、その際、最大値は好ましくは５〜８、特に６〜７であり、
ｘは１、−１、−３、−５であり、その際、２ｎ＋ｘは少なくとも１である］の化合物と、メチルセルロース、メチルヒドロキシセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースおよびナトリウムカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロースから成る群からの添加剤（２）とを、１：１０〜１０：１、好ましくは１：３〜３：１の質量比で含有する、メチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物。 - 全量に対して、１〜５質量％の全添加剤含量を有する、請求項１に記載のメチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物。
- 場合により水の存在下で、成分３−メチルメルカプトプロピオンアルデヒド、シアン化水素、アンモニアおよび二酸化炭素の反応によってか、あるいは、前記成分から製造することができるこれらの成分の反応によって、５−（２−メチルメルカプトエチル）−ヒダントインを得て、これをメチオニンに変換する、メチオニンの製造方法において、二酸化炭素を通過させる前に、一般式（１）
ｍは１〜１０の範囲であり、その際、最大値は好ましくは５〜８、特に６〜７であり、
ｘは１、−１、−３、−５であり、その際、２ｎ＋ｘは少なくとも１である］の化合物（１）と、改質化セルロース、特にメチルセルロース、メチルヒドロキシセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースおよびナトリウムカルボキシメチルヒドロキシプロピルセルロースから成る群からの添加剤（２）とを、１：１０〜１０：１、好ましくは１：３〜３：１の質量比で、溶液中に含まれるメチオニンに対して全量で５〜５０００ｐｐｍ、好ましくは１０〜５００ｐｐｍで、５−（２−メチルメルカプトエチル）−ヒダントインから得られた加水分解溶液中に添加し、かつ、沈殿したメチオニンを溶解し、かつ特に、母液中に懸濁された結晶質メチオニンを用いて再結晶化させることを特徴とする、メチオニンの製造方法。 - ｎが１６、１８または２０である、式（１）の化合物を使用する、請求項３に記載の方法。
- ｍの最大値が５〜８である、式（１）の化合物を使用する、請求項３に記載の方法。
- ｍの最大値が６または７である、式（１）の化合物を使用する、請求項５に記載の方法。
- ｎ＝１８であり、かつｍ＝７である、式（１）の化合物を使用する、請求項３に記載の方法。
- ヒドロキシエチルセルロースを、添加剤（２）として使用する、請求項３に記載の方法。
- １％溶液として２００ｍＰａｓの粘度を有するヒドロキシエチルセルロースを、添加剤（２）として使用する、請求項３に記載の方法。
- （１）および（２）を含有する、メチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物を、ポンプ導入可能な水中エマルションの形で使用する、請求項３に記載の方法。
- （１）および（２）を含有する、メチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物を、水中で２〜５％エマルションの形で使用する、請求項３に記載の方法。
- （１）および（２）を含有する、メチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物を、メチオニン濃度に対して、全添加剤濃度１０〜４５０ｐｐｍの濃度で使用する、請求項３に記載の方法。
- 再結晶化中で、メチオニンを製造するための消泡および結晶成長促進水性混合物を、再度望ましい量で添加する、請求項３に記載の方法。
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